Gdy zaś Francuzi i Brytyjczycy stanęli u wrót miasta, bojąc się desantu, kazał zatopić część okrętów Floty Czarnomorskiej u wejścia do Zatoki Sewastopolskiej. Tę decyzję oprotestowali admirałowie Nachimow i Władymir Korniłow, zwolennicy aktywnej obrony od strony morza, ale apodyktyczny książę postawił na swoim. Mienszykow wkrótce opuścił twierdzę, powierzając dowództwo południowego sektora obrony Nachimowowi, a północnego Korniłowowi. Linie obrony podzielono na cztery odcinki, którymi dowodzili: gen. Asłanowicz, wiceadmirał Nowosilski oraz kontradmirałowie Panfiłow i Istomin. Najważniejsze były pozycje Nowosilskiego i Istomina. W pieczy wiceadmirała znajdował się bastion nr 4 położony w środku rosyjskich linii obronnych, natomiast kontradmirał nadzorował obronę bastionów 1. i 2. na Kurhanie Małachowa. W razie ich utraty los twierdzy byłby przesądzony.
Na domiar złego fortyfikacje Sewastopola były słabe (zwłaszcza od strony lądu) i znajdowały się w opłakanym stanie, np. Kurhanu Małachowa przed lądowaniem przeciwnika na Krymie strzegł zaledwie jeden kamienny bastion z pięciodziałową baterią. Rosjanie pospiesznie wznosili prowizoryczne umocnienia (prace nadzorował wybitny inżynier wojskowy gen. Edward Totleben), ale nie zdołali załatać wszystkich dziur w obronie. Najlepiej wyglądała sytuacja na południu: na Kurhanie Małachowskim i wzgórzu Memelon Vert powstało siedem nowych bastionów, na których ustawiono 341 dział. Totleben zdawał sobie sprawę, że przed szturmem wróg będzie nękał obrońców zmasowanym ogniem artyleryjskim, i nakazał budować oddzielne pozycje dla piechoty i artylerii.
