Окончательный штурм, получивший кодовое название «Лов осетра», должен был проводиться по старому плану. Основной удар наносился с севера в направлении восточной оконечности Северной бухты силами 54-го армейского корпуса в составе 22-й, 24-й, 50-й и 132-й дивизий, усиленных пехотным полком. Общая численность войск на направлении главного удар составляла 75,5 тысячи солдат и офицеров. Ведение наступления на южном участке, из района Камары через Сапун-гору, было возложено на 30-й корпус — 72-я, 170-я и 28-я дивизии — 54,5 тысячи человек. Румынский горный корпус — 18-я пехотная и 1-я горная дивизии — 36 тысяч человек, действовавший между двумя ударными группами немецких войск, на первом этапе операции должен был сковывать противника перед своим фронтом и обеспечивать фланги германских корпусов. В армейском резерве, между Севастополем и Керченским полуостровом, имелось еще 37 тысяч немецких и румынских солдат и офицеров.

Манштейн использовал для решающего штурма все имевшиеся в его распоряжении орудия, а ОКХ предоставило самые мощные огневые средства. В целом 54-й корпус имел 56 батарей тяжелой артиллерии и артиллерии большой мощности, 41 батарею легкой артиллерии, 18 минометных батарей, два дивизиона самоходных артустановок StuG III. 30-й армейский корпус располагал 25 батареями тяжелой артиллерии и артиллерии большой мощности, 25 батареями легкой артиллерии, 6 минометными батареями, одним дивизионом самоходок. Здесь же находился 300-й отдельный танковый батальон. Румынский горный корпус имел 12 тяжелых и 22 легкие батареи.

Среди пушечных батарей артиллерии большой мощности имелись системы калибра до 194 мм, а также дивизион 210-мм мортир, два дивизиона 240-мм тяжелых гаубиц, четыре батареи гаубиц калибра 280 мм, 815-й и 641-й дивизионы 305-мм мортир (в состав последнего входила также батарея из двух мортир М1 калибра 356 мм), 624-й дивизион (в каждой из трех его батарей было по две 305-мм мортиры Mrs(t) и три 210-мм Moerzer 18), батарея 420-мм гаубиц, батарея 420-мм мортир «Gamma» (вес установки 140 т, вес снаряда 1020 кг; дальность стрельбы 14200 м; скорострельность 1 выстрел в 8 минут) и батарея 280-мм железнодорожных артустановок.

Кроме того, имелось два специальных орудия калибра 615 мм и 800-мм суперпушка «Dora».

Немцы традиционно располагали большим количеством различных образцов крупнокалиберных орудий, предназначенных для разрушения фортов и других долговременных железобетонных укреплений. Например, артсистема 42 см «Gamma» Moerser была создана перед Первой мировой войной и использовалась для разрушения фортов Льежа и Намюра, а позднее Модлина. В 30-е годы, предусматривая возможность нового столкновения с Францией, командование вермахта постаралось как следует подготовиться к прорыву мощнейшей линии Мажино, сооруженной в 1929–1936 годах, протянувшейся на 400 км вдоль границы, на которой имелось более 5600 долговременных укреплений и огневых точек. Для их разрушения немецкие конструкторы спроектировали ряд артиллерийских систем большой и особой мощности.

Первой из них стала разработанная фирмой «Рейнметалл» в 1940 году осадная мортира под обозначением 60 см Moerzer. Проектирование велось с 1937 года; орудие планировалось использовать в борьбе с долговременными фортификационными сооружениями. Поскольку разработкой руководил начальник Управления вооружений генерал артиллерии Карл Беккер, система получила неофициальное название «Карл» (заводской индекс Geraet 040). Ствол мортиры имел длину 8,44 калибра (5,1 м).

615-мм бетонобойный снаряд весом 2170 кг имел начальную скорость 220 м/с, фугасный, весивший 1700 кг, — 283 м/с. Это обеспечивало ведение навесного огня на дистанцию 4500 и 6700 м соответственно. Угол подъема ствола составлял 70 градусов, сектор горизонтального обстрела — 4 градуса. Наведение осуществлялось ручными приводами. Снаряд поражал бетонную плиту толщиной до 3,5 м либо 450-мм брони. Небольшая скорость полета снаряда позволяла наблюдать его в воздухе.

Для транспортировки боеприпасов и заряжания мортир использовалась специальная машина на шасси танка PzKpfw IV. Каждой мортире придавались два таких транспортера. На их корпусе вместо башни монтировали бронированную рубку для четырех 615-мм выстрелов и лебедку для подъема снарядов к казенной части орудия. Применение автоматизированного заряжания значительно ускоряло процесс подготовки к выстрелу. Тем не менее боевая скорострельность была невысокой — 1 выстрел в 10 минут. После 35 выстрелов была необходима замена расстрелянного ствола.

Общая масса артсистемы достигала 126 тонн. Мортира размещалась на открытой площадке. Для обеспечения хотя бы минимальной мобильности был применен гусеничный движитель, приводимый в движение 12-цилиндровым дизелем фирмы «Даймлер–Бенц» и позволявший развивать скорость до 10 км/ч. Таким образом, «Карл» стал самой крупнокалиберной и тяжелой САУ в мире. Впрочем, гусеницы применялись только для ограниченного маневрирования на огневой позиции. В связи с большой величиной силы отдачи машина перед выстрелом опускалась днищем на грунт, так как ходовая часть не могла воспринять усилие отдачи в 700 т. В походном положении мортира перевозилась по железной дороге, между двумя пятиосными платформами, снабженными специальными фермами. По шоссе артсистема транспортировалась на трейлерах, разобранная на три части.

Экипаж «Карла» насчитывал 15–17 человек. Рабочие места артиллеристов, расположенные на высоте двух метров над землей, снабжались леерным ограждением. Все машины оборудовались радиостанциями. Общая численность персонала, закрепленного за каждой артустановкой, включая экипаж машин для боеприпасов, железнодорожного спецсостава, передовых наблюдателей, корректировщиков и связистов, составляла 109 солдат и офицеров.

Всего было построено 6 единиц гигантских самоходок. Вслед за «Адамом», введенным в строй в ноябре 1940 года, в течение полугода последовали «Eva», «Thor», «Odin», «Loki» и «Ziu». Первые четыре самоходки вошли в состав 833-го тяжелого артдивизиона, в котором сформировали две двухорудийные батареи: в 1-ю включили «Тор» и «Один», во 2-ю — «Адама» и «Еву». Впервые новая система была применена в июне 1941-го, когда «Адам» открыл огонь по фортам Брестской крепости. В стволе «Евы» при первом же выстреле заклинило снаряд, и всю установку пришлось везти в Дюссельдорф. «Адам» выпустил 16 снарядов. 1-я батарея — «Тор» и «Один» — приняла участие в обстреле Львова, причем «Один» сразу вышел из строя в результате поломки ходовой части, «Тор» произвел четыре выстрела.

В июне 1942 года именно 1-я батарея была переброшена под Севастополь.

Наиболее крупнокалиберной и тяжеловесной артсистемой всех времен и народов, применявшейся в боевых действиях, стала 800-мм экспериментальная железнодорожная установка «Dora» K(E), созданная в конце 1941 года. Инициатором и горячим сторонником этого оружия был сам Гитлер, обожавший подобные проекты. Работы в конструкторском бюро фирмы «Крупп АГ» начались в 1935 году. Управление вооружений заказало три гигантских пушки, строительство первой из них началось в строжайшей тайне летом 1937 года. Из-за технологических трудностей, связанных с обработкой 32-метрового ствола, пробные стрельбы удалось провести только четыре года спустя.

Орудие использовало снаряды различной длины и веса: бронебойные (масса 7100 кг, начальная скорость 720 м/с) и фугасные (4800 кг и 820 м/с). Дальнобойность составляла 38 000 и 48 000 м соответственно. Боевая скорострельность этого монстра достигала рекордно малой величины — один выстрел в 20 минут. Несмотря на эти недостатки, пушка вполне соответствовала своему прямому назначению: разрушению наиболее мощных укреплений линии Мажино. Бетонобойные снаряды легко пробивали броневую плиту толщиной 10 м и восьмиметровый слой бетона. В плотном земляном грунте боеприпас проникал на глубину до 32 метров.