發起進攻
1944年4月8日，烏克蘭第4方面軍轉入進攻，第51集團軍從錫瓦什湖南岸登陸場實施主要突擊。衝擊前，進行了兩個半小時的炮火準備和航空火力準備。經激烈戰鬥，這一方向上的德軍防禦被突破，第51集團軍前出到德軍彼列科普集團的翼側，近衛第2集團軍解放了阿爾米揚斯克。
1944年4月11日晨，坦克第19軍進入突破口，當日攻克德軍防禦中的大支撐點和重要鐵路樞紐佔科伊，並開始向辛菲羅波爾發展進攻。第51集團軍的順利進攻，迫使德軍將主力由克里木北部向南和從刻赤半島東部向西後退。而1944年4月10日夜間，獨立濱海集團軍轉入進攻，11日晨解放刻赤。
1944年4月12日，開始在克里木全境追擊向塞瓦斯托波爾退卻的德軍。空軍第8、第4集團軍的航空兵對退卻的德軍、德軍運輸工具和公路、鐵路樞紐實施密集突擊。黑海艦隊航空兵和艦艇積極行動，對德軍艦艇和運輸船實施突擊。克里木的游擊隊和地下工作者進行了英勇戰鬥。他們突襲德軍，防止德軍破壞療養地、工業和公用建築物、歷史文物、橋樑和住宅。
突擊攻城
1944年4月15—16日，蘇聯紅軍進抵塞瓦斯托波爾，開始準備攻城。決定以第51集團軍左翼和1944年4月18日編入烏克蘭第4方面軍的濱海集團軍實施主要突擊。近衛第2集團軍實施輔助突擊，以牽制主要突擊方向上的德軍兵力。在攻城準備時節，所有部隊都建立了強擊羣。優秀軍人和黨團員受領了光榮的任務——把紅旗插上塞瓦斯托波爾各制高點和市內行政機關大樓。在強攻塞瓦斯托波爾開始前6晝夜內，遠程航空兵和空軍第8集團軍進行了預先航空火力準備。
突破防禦
1944年5月5日，近衛第2集團軍轉入進攻。德軍以爲這裏實施的是主要突擊，便向此地段增調軍隊。
1944年5月7日，蘇聯紅軍在主要方向上經一個半小時的炮火準備和航空火力準備之後轉入進攻。突破德軍防禦。方面軍從北、東和東南三面實施協調一致的突擊，粉碎了德軍，並於1944年5月9日解放全市。被擊潰的第17集團軍殘部向赫爾鬆涅斯角退卻。爲了追擊德軍，坦克第19軍進入交戰。蘇聯紅軍向屏護赫爾鬆涅斯角的德軍最後防禦地區疾進。
戰役結果
1944年5月12日，蘇聯紅軍粉碎了克里木陸上德軍，在赫爾鬆涅斯角俘德軍2.1萬人，繳獲大量技術裝備和武器。
此戰，德軍第17集團軍被徹底擊潰，僅在陸上就損失10萬人，其中被俘61587人，德軍技術兵器幾乎全部被蘇聯紅軍繳獲。此外，黑海艦隊航空兵和艦艇擊沉了大量載有德軍和軍用物資的船隻。
據第17集團軍司令部的不完全統計，僅從1944年5月3—13日，即有4.2萬名官兵在海中溺斃。
兵力對比
蘇軍
參戰兵力爲烏克蘭第4方面軍(獨立濱海集團軍4月18日起編入烏克蘭第4方面軍)和黑海艦隊，共47萬人，火炮和迫擊炮5982門，坦克和自行火炮559輛，支援作戰的飛機1250架，由黑海艦隊和亞速海區艦隊分別從海上進行支援。
德軍
參戰兵力爲第17集團軍所轄5個德國師、7個羅馬尼亞師，共19.5萬人，火炮和迫擊炮約3600門，坦克和強擊火炮215輛，由駐克里木的148架飛機和從羅馬尼亞機場起飛的航空兵進行支援。
戰爭影響
德軍在1941—1942年用250天才攻佔了蘇聯紅軍奮勇守衛的塞瓦斯托波爾(參見塞瓦斯托波爾戰役)，而到1944年，蘇聯紅軍僅在5天內就解放了該城，總共不過35天就摧毀了德軍在克里木的堅固工事，粉碎了近20萬人的德軍集團。
蘇聯紅軍解放克里木後，使這一重要經濟區重回祖國懷抱。黑海艦隊收復了自己的主要基地塞瓦斯托波爾。進攻巴爾幹和解放東南歐人民的條件變得更加有利了。克里木戰役的特點是，陸軍、艦隊和大量航空兵之間有組織良好的協同動作，這在很大程度上決定了德軍集團被徹底擊潰的結局。蘇聯紅軍空軍出動飛機3.6萬餘架次，其中60%是支援軍隊作戰。蘇聯紅軍許多部隊和兵團被授予“葉夫帕托裏亞”、“刻赤”、“彼列科普”、“塞瓦斯托波爾”、“錫瓦什”、“辛菲羅波爾”、“費奧多西亞”、“雅爾塔”等榮譽稱號。126名指戰員被授予蘇聯英雄稱號。數千名戰鬥參加者被授予勳章和獎章。
