Еще в середине апреля 1942 г. фон Манштейн вылетел в ставку, где сообщил Гитлеру подробности операции «Лов осетра» («Störfang»), в ходе которой должен был пасть последний плацдарм РККА в Крыму. 11-я армия планировало проломать оборону крепости двумя клиньями с севера и юго-востока и захватить город. 7 июня 54-й и 30-й армейские корпуса при поддержке артиллерии и авиации пошли на штурм Севастополя. В течении последующих 10 дней немецкая пехота вела упорные бои за каждый метр земли. Ценой больших потерь ей удалось захватить форты «Сталин», «ЧК», «ГПУ», «Сибирь» и «Волга». 18 июня части Манштейна вышли к Северной бухте, Инкерману и Сапун-горе. Неделю спустя 11-я армия заняла весь внешний обвод крепости. 29 июня начался последний этап штурма Севастополя.
Пока 30-й корпус продолжал атаковать Сапунские высоты, части 54-го корпуса под покровом ночи переправились через Северную бухту, атаковали Сапун-гору с тыла и уничтожили советские позиции. С падением этого ключевого узла обороны судьба Севастопольской крепости была решена. Одновременно другая часть десанта захватила знаменитый Малахов курган. Манштейн приказан войскам не входить в город, чтобы избежать громадных потерь, которые сулили уличные бои. Вместо этого 8-й авиакорпус обрушил на головы защитников Севастополя град бомб и фугасов.
Несмотря на приказ оборонять город до последнего человека, в ночь на 1 июля остатки гарнизона покинули Севастополь и стали отходить на запад к мысу Херсонес. Приморская армия еще три дня дралась на Херсонесском полуострове, надеясь, что ее эвакуируют корабли Черноморского флота. Но, на нескольких торпедных катерах были вывезены только несколько высших офицеров, в том числе и командующий армией генерал Иван Петров. Позднее Манштейн вспоминал: "Мои дивизии все более теснили противника на самый край полуострова. Противник предпринимал неоднократные попытки прорваться в ночное время на восток в надежде соединиться с партизанами в горах Яйлы. Плотной массой, ведя отдельных солдат под руки, чтобы никто не мог отстать, бросались они на наши линии. Нередко впереди находились женщины и девушки-комсомолки, которые, которые, тоже с оружием в руках, воодушевляли бойцов. Само собой разумеется, что потери при таких попытках прорваться были чрезвычайно высоки. Наконец, остатки Приморской армии попытались укрыться в больших пещерах, расположенных в крутых берегах Херсонесского полуострова, напрасно ожидая своей эвакуации. Когда 4 июля они сдались, только из района крайней оконечности полуострова вышло около 30 тысяч человек".
Героическая оборона Севастополя, продолжавшаяся 250 дней, закончилась. Фон Манштейн получил звание фельдмаршала, которое по немецким уставам присваивалось военачальнику, взявшему крепость,