Руководство морскими батальонами, направляемыми на Северную сторону, вице-адмирал Корнилов поручил контр-адмиралу Истомину. Вместе с подполковником Тотлебеном Истомин приступил к укреплению обороны Северной стороны и установке на сухопутных позициях орудий, снятых с кораблей. На высоты были доставлены 20 пушек большого калибра. Из-за крайне ограниченных сроков Тотлебен наметил создать линию обороны протяжением в полторы версты от четвертой приморской батареи до Северного укрепления и далее к берегу моря. Над обрывом установили две батареи, которые огнем четырнадцати 24-фунтовых пушек должны были контролировать прибрежную полосу и препятствовать кораблям противника приближаться к берегу. На левом фланге отрыли две стрелковые траншеи. Для усиления действия артиллерии по фронту на левом и правом фасах Северного укрепления сделали барбеты для 10 орудий. На правом фланге оборонительной линии возвели батарею на 12 орудий, соединенную рвом и бруствером с Северным укреплением; за бруствером оборудовали позиции для стрелков. Таким образом, перед союзными войсками находилась очень слабая оборонительная линия с 29 орудиями, действующими по фронту. Гарнизон Северной стороны состоял из 11 тысяч человек.

11 сентября вице-адмирал Корнилов назначил начальником штаба контр-адмирала Истомина и отдал приказ подготовить войска к сражению. Защитники Северной стороны решили не покидать позиций и погибнуть с честью.

Однако экспедиционный корпус устремился в обход рейда к южной части города, где в распоряжении вице-адмирала Нахимова для защиты семиверстной линии обороны имелось всего 5 тысяч человек. К тому же на Корабельной стороне фактически не было никакой оборонительной линии, а были слабые, отдельно стоящие земляные укрепления, между которыми союзные войска могли выйти к Южной бухте и рейду.

13 сентября 1855 г. Севастополь приказом начальника гарнизона был объявлен на осадном положении. А 14 сентября командир Севастопольской эскадры вице-адмирал Нахимов отдал приказ о затоплении всех кораблей и присоединении экипажей к защитникам крепости. Он выразил уверенность, что моряки до конца выполнят свой долг и будут сражаться до последнего человека. В этот же день, когда угроза нападения на Северную сторону миновала, на Южную сторону прибыл вице-адмирал Корнилов.

Уезжая из Севастополя, главнокомандующий князь Меншиков не назначил старшим ни одного из адмиралов и общее командование оставил за начальником Севастопольского гарнизона генерал-лейтенантом Моллером. Престарелый военачальник Моллер был командиром 14-й пехотной дивизии и как старший по возрасту, чину и званию возглавлял местный гарнизон. Он слыл покладистым, добродушным, забывчивым и нетребовательным человеком и годился разве что для проведения приемов и парадов, но никак не для организации обороны военно-морской крепости. Меншиков знал об этом, но, покидая Севастополь, считал, что город обречен, а кто возглавит его агонию — не столь уж важно. Но истинные патриоты России рассуждали иначе. На совещании командного состава гарнизона вице-адмирал Нахимов" заявил, что, хотя он и старше годами и службой, но подчинится только адмиралу Корнилову. Его поддержали все генералы и адмиралы. Так без официального назначения вице-адмиралу В. А. Корнилову было доверено командовать обороной и защитой Севастополя. И Корнилов приказал немедленно перевести с Северной стороны на Южную 15 морских батальонов с двумя батареями, приостановить подготовку кораблей к затоплению и назначил начальником оборонительных работ подполковника Тотлебена.

С момента высадки десанта союзников до 14 сентября 1855 г. на Южной стороне были выполнены следующие оборонительные работы. На пятом бастионе отсыпали фасы на высоту 6 футов и приспособили к ружейной обороне (грунт для этого пришлось подносить более чем за 100 м). За каменным завалом между четвертым бастионом и беседкой "Грибок" установили восемь 12-фунтовых карронад. На Корабельной стороне возвели у Лабораторной балки батарею №5 (Никонова) на 10 орудий, которая могла вести огонь на подступах к третьему бастиону и скатам Зеленой горы. На третьем бастионе удлинили фасы и приспособили их к ружейной обороне. Между Малаховым курганом и Доковой балкой сделали завал для полевой артиллерии. Батарею первого бастиона увеличили на 5 орудий.

Таким образом, артиллерийское вооружение оборонительной линии Южной стороны увеличилось за указанный период на 27 единиц и составляло 172 орудия. Ее гарнизон вместе с морскими батальонами насчитывал 16 тысяч человек и 32 полевых орудия. На Северной стороне были оставлены войска в количестве 3,5 тысяч человек для отражения возможного десанта союзников на Качу, Бельбек и в тыл Константиновской батареи. Кроме того, на судах флота находилось около 3 тысяч моряков.

Оборонительная линия была разделена на три дистанции, или отделения. Первое отделение от десятой приморской батареи по редут Шварца возглавлял генерал-майор Асланович. Далее, до Южной бухты, простирались позиции второго отделения, начальником которого был вице-адмирал Новосильский. На Городской стороне находилось около 8 тысяч войск. Столько же солдат защищало и Корабельную сторону — третье отделение, которое возглавлял контр-адмирал Истомин.

Союзная армия после Альминского сражения насчитывала 58 тысяч человек, т. е. имела многократное превосходство. Начав немедленный штурм, союзная армия могла взять крепость. Вице-адмиралы В. А. Корнилов, П. С. Нахимов и другие военачальники гарнизона, зная соотношение сил и состояние укреплений, не тешили себя какими-либо иллюзиями.

В Севастополе 15 сентября по всей оборонительной линии был крестный ход. Вице-адмирал Корнилов в этот день объехал все укрепления, и, стараясь воодушевить защитников, обратился к каждому батальону со словами: "Ребята, мы должны драться с неприятелем до последней крайности; мы должны скорее все здесь лечь, чем отступить. Заколите того, кто осмелится говорить об отступлении! Заколите и меня, если бы я приказал вам отступить!"[83] Солдаты кричали: "Умрем за родное место!"[84] А в Санкт-Петербурге господствовали другие умонастроения. Как бы прозрев после многих лет недооценки событий, в обществе критиковали действия властей и более не ожидали ничего хорошего от Восточной войны. Фрейлина жены будущего императора Александра II А. Ф. Тютчева сделала в своем дневнике 24 сентября 1854 г. такую запись: "Моя душа полна отчаяния. Севастополь захвачен врасплох! Севастополь в опасности! Укрепления совершенно негодны, наши солдаты не имеют ни вооружения, ни боевых припасов; продовольствия не хватает! Какие бы чудеса храбрости не оказывали наши несчастные войска, они будут раздавлены простым превосходством материальных средств наших врагов. Вот 30 лет, как Россия играет в солдатики, проводит время в военных упражнениях и парадах, забавляется смотрами, восхищается маневрами. А в минуту опасности она оказывается захваченной врасплох и беззащитной. В головах этих генералов, столь элегантных на парадах, не оказалось ни военных познаний, ни способности к соображению. Солдаты, несмотря на свою храбрость и самоотверженность, не могут защищаться за неимением оружия и часто за неимением пищи."[85]

К счастью для России, военные моряки всегда отличались передовыми для своего времени взглядами, высоким патриотизмом и представляли наиболее организованную и образованную часть армии. Именно силами Черноморского флота, его адмиралами, офицерами и матросами была создана в необычайно короткое время сухопутная оборона города. Она была вооружена морскими орудиями, которые обслуживали матросы. До последних дней осады моряки поддерживали и усиливали огненную мощь укреплений, отдавая последние материальные средства и силы.