Еще в сентябре Генштаб Красной армии совместно со штабом Южного фронта сделали набросок плана освобождения Крыма. По нему наступление велось через Перекоп и Сиваш, а войска Северо-Кавказского фронта перебрасывались на Украину по суше. Ставка утвердила план со значительными изменениями. СКФ теперь должен был произвести высадку десантов в районе Керчи и далее наступать с захваченных плацдармов главными силами. Петров и Владимирский в сентябре – октябре представили несколько вариантов плана, сначала с дальними десантами вплоть до Севастополя. Трагедия 6 октября, да и скромные возможности флота по высадке и снабжению больших сил в конечном счете свели операцию к форсированию Керченского пролива. К 23 октября план выглядел так: основной десант (1-й и 2-й эшелоны 56-й армии – 2-я и 55-я гвардейские стрелковые дивизии, 369-й батальон морской пехоты и штрафная рота) силами АВФ, разделенными на две группы, высаживался на Еникальском полуострове. Для высадки вспомогательного десанта (1-й эшелон 18-й армии – 318-я стрелковая дивизия, 386-й батальон морской пехоты, сводный батальон 255-й морской стрелковой бригады и две штрафные роты) была сформирована 3-я группа высадки. В нее вошли катера Новороссийской и Керченской ВМБ, а также все боеспособные катера остальных баз Черноморского флота, за исключением минимального количества, необходимого для эскортирования конвоев вдоль побережья Кавказа. Вспомогательный десант высаживался в районе Эльтиген – коммуна «Инициатива». Командующим операцией был Петров, его заместителем по морской части – Владимирский, командиром высадки 1-й и 2-й групп – Горшков, 3-й – Холостяков. Были сформированы базы высадки.

Согласно плану высадившиеся войска брали Керчь и Камыш-Бурун, переброска следующих эшелонов шла через порты, войска фронта развивали наступление в общем направлении на Феодосию. Хотя последний вариант плана предполагал фактически фронтальный удар, у него было два несомненных достоинства – благодаря небольшому расстоянию между местами посадки и высадки можно было использовать мелкие плавсредства и саперные паромы, а для поддержки десанта – артиллерию с таманского берега. В большей степени это относилось к основному десанту, в меньшей – к вспомогательному.

Планом операции предусматривалось переправить в Крым 130 тыс. человек, 125 танков, 2032 орудия, 148 установок РС, 4300 автомашин, 15 500 лошадей и 9500 повозок. Несмотря на поступления от промышленности и с других театров и ускоренный ремонт наличных катеров, собрать запланированное для первых эшелонов число катеров не удалось. На 31 октября были боеготовы, включая отряды прикрытия, 68 боевых катеров, 126 транспортных и высадочных единиц и 28 несамоходных плавсредств. Из-за нехватки плавсредств пришлось отказаться от демонстративных действий, кроме демонстрации у горы Опук, временно прекратить траление. Между тем минная обстановка в проливе была тяжелая – к началу операции на сравнительно небольшой площади оставалось в опасном состоянии около 1500 мин.

Для поддержки 1-го эшелона выделялись 420 орудий (в т. ч. 47 – береговой артиллерии флота) и 144 миномета, развитие операции должна была поддерживать переправленная артиллерия. Авиация насчитывала 911 самолетов, в т. ч. 789 боеготовых. 4-я воздушная армия без одной дивизии поддерживала основной десант, а группа ВВС ЧФ с приданной 214-й штурмовой дивизией – вспомогательный.

Перед операцией велась интенсивная разведка. ВВС ЧФ и 4-я армия 18–31 октября сделали 594 вылета с этой целью, катера – 9 выходов на высадку разведгрупп (из них только два удачных), велась радио– и агентурная разведка. Все данные говорили о том, что немцы не собираются оборонять Крым. На это же указывали и общие соображения.

И действительно, большинство имевших отношение к делу немецких военачальников считало, что бороться за Крым бесперспективно. Для эвакуации был разработан план «Михаэль», и в конце октября начато его выполнение, хотя Гитлер еще не принял окончательного решения. Взрывались и уничтожались объекты инфраструктуры, начался отвод техники. Но 28 октября Гитлер объявил Крым «крепостью» и приказал оборонять до последнего. Наша разведка узнала об этом только через неделю после начала операции. До этого действия противника считались попытками прикрыть эвакуацию, что привело к неверной оценке обстановки и ошибочным решениям.

Это сказалось еще во время подготовки. Расчет перевозок войск и грузов через пролив был сделан для галочки, так как имевшихся плавсредств для запланированного объема перевозок в заданные сроки все равно не хватало, но была уверенность, что после отхода противника с берега Керченского пролива можно будет привлечь к перевозкам крупные суда. Нормально был сделан только расчет на первую ночь операции. Кроме того, боязнь, что противник уйдет без преследования, заставляла командование торопиться с высадкой и, в конце концов, привела к решению начать операцию в ночь на 1 ноября, не считаясь с плохим метеопрогнозом.

В период подготовки восстанавливались взорванные немцами причалы и строились новые, строились паромы для переправы тяжелой техники, осуществлялось навигационно-гидрографическое обустройство района, тралились фарватеры (эту работу к началу операции до конца не довели). Часть войск первых эшелонов уже имела опыт десантирования (два полка 318-й дивизии, один полк 55-й гвардейской дивизии, морские стрелковые бригады и морская пехота). Последняя проходила усиленную подготовку к действиям в первом броске. Из нее были сформированы штурмовые группы, которые представляли собой стрелковые роты, усиленные саперами и минерами-инструкторами и оснащенные средствами для разминирования и преодоления проволочных заграждений. Каждая штурмовая группа размещалась на одном катере и в первые часы боя могла действовать самостоятельно. С другими частями первых эшелонов проводились тренировки по посадке на суда и высадке с них. С первыми эшелонами высаживались корпосты артиллерии. Командиры десантных групп могли по радио вызывать авиацию. Позднее на плацдармах были развернуты радиостанции наведения авиации.

Противник имел на Керченском полуострове до 70 тыс. человек при 520 орудиях и 348 минометах, большая часть которых находилась в подчинении командира 5-го армейского корпуса. Основой береговой обороны был 613-й дивизион морской артиллерии (10 батарей – 32 орудия от 75-мм до 173-мм с прожекторами). ПВО обеспечивали 10 дивизионов 27-го зенитного полка (84 88-мм зенитки и 241 зенитный автомат), три из которых находились в районе Феодосии, а остальные – в восточной части полуострова. Часть зениток использовалась и против морских целей. Авиация в Крыму (1-й авиакорпус) на 1 ноября насчитывала около 140 боевых самолетов. В первые дни ноября эта группировка была усилена. Кроме того, привлекались бомбардировщики с Украины. Вся эта авиация действовала как на Керченском полуострове, так и в районе Перекоп – Сиваш.

Кригсмарине к вечеру 31 октября имел в базах Керченского полуострова пять торпедных катеров и 20 боевых БДБ, из них в Керченском проливе находились лишь четыре. Всего в ходе операции в боях в проливе приняли участие восемь торпедных катеров, шесть «раумботов» и 36 БДБ. Кроме того, имелись несколько катеров ОХР и саперные плавсредства, не сыгравшие практически никакой роли.