В окончательном варианте замысел операции заключался в том, чтобы одновременными ударами войск 4-го Украинского фронта с севера, от Перекопа и Сиваша, и Отдельной Приморской армии с востока, из района Керчи, в общем направлении на Симферополь—Севастополь расчленить вражеские войска и полностью уничтожить группировку противника.
Решающая роль отводилась 4-му Украинскому фронту. Главный удар планировалось нанести с плацдарма на южном берегу Сиваша силами 51-й армии (10 стрелковых дивизий, 78-й УР, 32-я гвардейская танковая бригада) и 19-го танкового корпуса. Плацдарм снабжался по двум переправам, находящимся под постоянным артиллерийским и авиационным воздействием противника, организация наступления отсюда представляла большие трудности. Из-за частых штормов армия Крейзера регулярно оказывалась отрезанной от своих тылов. Однако так же думали и немцы, а значит, при соблюдении всех мер скрытности, должен был сработать фактор внезапности. К тому же удар со стороны Сиваша выводил советские войска в тыл всем укреплениям противника на Перекопе и позволял быстро вырваться на оперативный простор. Овладение Джанкоем открывало свободу действий в сторону Симферополя и Керченского полуострова. Вспомогательный удар наносился 2-й гвардейской армией генерал-лейтенанта Г.Ф. Захарова (8 стрелковых дивизий, 116-й УР) на Перекопском перешейке. Отдельная Приморская армия (12 стрелковых дивизий, 2 морские бригады, 63-я танковая бригада) должна была прорвать оборону севернее Керчи и развивать удар в направлении Симферополь—Севастополь, а частью сил — вдоль южного берега Крымского полуострова. На керченском направлении наступление предполагалось начать через 2–3 дня после начала Перекопской операции.
На Черноморский флот возлагалась задача блокировать Крым, наносить удары по коммуникациям противника, содействовать войскам на приморских флангах. 1-я бригада торпедных катеров из Анапы и 2-я бригада из Скадовска должны были уничтожать неприятельские суда на ближних подступах к Севастополю и непосредственно в портах; бригада подводных лодок — на дальних подступах и авиация — на всем протяжении коммуникаций противника. Всего для этих целей выделялось 12 подводных лодок, причем предписывалось постоянно иметь на подходах к неприятельским портам не менее 7, 31 торпедный катер и 430 из 650 самолетов морской авиации.
В ходе планирования возникла было идея одновременно с наступлением Отдельной Приморской армии высадить оперативные морские десанты силою до четырех дивизий и двух отдельных батальонов морской пехоты на северный и южный берег Керченского полуострова. Но по зрелом размышлении, изучив обстановку на театре и состояние флота, Еременко от этой затеи отказался: «Анализ опыта высадки десантов в Феодосии и Керчи в 1941 и 1942 гг. подсказывал, что успех операции требовал наличия сильного, быстроходного военно-морского флота, надежного воздушного прикрытия и внезапности действий. Всего этого мы не имели». Поэтому Азовская флотилия получила задачу обеспечивать перевозки через Керченский пролив.
Координацию действий всех привлекаемых к операции сил осуществлял представитель Ставки маршал Василевский. Представителем Ставки в Отдельной Приморской армии оставался маршал Ворошилов.
Подготовка происходила в исключительно сложных условиях. В распутицу при бездорожье в район предстоящих боевых действий перебрасывалась 2-я гвардейская армия, сосредоточивались крупные силы артиллерии и бронетанковых войск. Через Сиваш на плацдарм соединения и части переправлялись по двум построенным саперами двухкилометровым дамбам и мостам, поддержать которые в работоспособном состоянии удавалось лишь благодаря поистине титаническим усилиям: «Переправы были одной из главных целей авиации и даже артиллерии противника… Автотранспорта не хватало, чтобы подвезти грунт для подсыпки дамбы. Приходилось издалека подвозить пиломатериалы. Трудности усугублялись тем, что дорог с твердым покрытием в районе не было. Глинистая почва, насыщенная солью, размокла. Грязь засасывала любой транспорт… Обстоятельства вынудили создать не предусмотренную никакими штатами и долгосрочными прогнозами «службу проталкивания машин». Задача этой доморощенной организации состояла в том, чтобы вызволять из грязевого плена транспортные средства. Приказом по корпусу для этих целей выделялись от частей дежурные тракторы и люди. В особо ненастные дни количество бойцов «службы проталкивания» доходило до тысячи человек. Только так удавалось подвозить землю, бревна и доски к переправам, доставлять продовольствие и горючее, боеприпасы войскам, эвакуировать с плацдарма раненых и заболевших. Бойцы работали, покрытые с головы до пят соленой грязью. Сменившись с дежурства, они подчас не могли ни помыться, ни обсушиться». Исключительно сложной являлась переброска на плацдарм с соблюдением тщательных мер скрытности и маскировки танкового корпуса генерал-лейтенанта И.Д. Васильева, осуществленная с 13 по 25 марта.
К началу операции в составе советских войск насчитывалось 30 стрелковых дивизий, танковый корпус, 2 укрепленных района, 2 стрелковые, 3 танковые бригады, 4 отдельных танковых полка — 470 000 человек, 5982 орудия и миномета, 559 танков и САУ. Плотность артиллерии на участках прорыва была доведена до 150–160, а на Перекопе — до 200 стволов на километр.
В 4-й и 8-й воздушных армиях, поддерживавших сухопутные войска, имелось 1250 самолетов.
Блокированная в Крыму 17-я немецкая армия, которой командовал генерал-полковник Эрвин Енеке, имела приказ удерживать Крым во что бы то ни стало, хотя с выходом советских войск к Карпатам политические мотивы Гитлера утратили всякое значение. В феврале-марте армия получила две пехотные дивизии, переброшенные морем и по воздуху, и к началу апреля 1944 года имела в своем составе пять немецких, семь румынских дивизий, две бригады штурмовых орудий, большое количество артиллерийских, инженерных, строительных, охранных и полицейских частей. Армия насчитывала в своем составе 195 000 человек, 3600 орудий и минометов, 215 танков и штурмовых орудий. Ее поддерживали 148 самолетов 1-го авиационного корпуса генерала Дихмана, базировавшихся в Крыму, и авиация с аэродромов в Румынии.
Основные силы — 49-й горнострелковый корпус генерала Конрада (50, 111 и 336-я пехотные дивизии, 279-я бригада штурмовых орудий), 3-й румынский кавалерийский корпус (9-я кавалерийская, 10-я и 19-я пехотные дивизии) — оборонялись в северной части Крыма. Штабы корпусов находились в Джанкое.
На Керченском полуострове действовал 5-й армейский корпус генерата Альмендингера (73-я и 98-я пехотные дивизии и 191-я бригада штурмовых орудий), 6-я кавалерийская и 3-я горнострелковая дивизия румын.
Южное побережье Крыма от Феодосии до Севастополя прикрывал 1-й румынский горнострелковый корпус (1-я и 2-я горнострелковые дивизии), западное — от Севастополя до Перекопа — два полка 9-й румынской кавалерийской дивизии.
Штабы 17-й армии и 1-го горнострелкового корпуса румын находились в Симферополе.
На Перекопском перешейке на глубину до 35 км были оборудованы три полосы обороны: Турецкий вал, Ишуньские позиции и рубеж по реке Чатырлык. Хотя основу немецкой обороны составляли советские позиции, оборудованные в 1941 году, никакой информацией о них наше командование не обладало. Ее приходилось добывать по крупицам всеми видами разведки. Как вспоминает начальник артиллерии 2-й гвардейской армии генерал И.С. Стрельбицкий: «Артиллерийским огнем вскрыта маскировка 12 дотов. Эти доты отчетливо видны. Однако амбразуры не просматриваются, так как построены с расчетом на фланговый огонь. Как много потрачено усилий и средств только на обнаружение этих дотов! А ведь мы бы могли иметь исчерпывающие данные о всех укреплениях, так как 8 дотов построены нашими войсками в 1941 году. Гитлеровцы захватили их, исправили, вооружили своими пулеметами и теперь подготовили для борьбы с нами. Казалось, должны где-то сохраниться чертежи их, координаты точек стояния с описанием секторов огня. Однако, к большому сожалению, все попытки найти эту важную документацию не увенчались успехом… Поэтому и пришлось нам теперь специально вскрывать гитлеровскую маскировку, израсходовав на это очень много гаубичных снарядов». Оборону непосредственно на перешейке держала 50-я пехотная дивизия генерал-майора Сикста, усиленная отдельными немецкими и румынскими частями, при 400 орудиях и минометах.
Перед плацдармами советских войск на южном берегу Сиваша противник в узких межозерных дефиле оборудовал две-три полосы. На Керченском полуострове на всю его 70-километровую глубину были построены четыре оборонительные полосы.
В оперативной глубине готовилась оборона на рубеже Саки, Сарабуз, Карасубазар, Старый Крым, Феодосия.
С момента сухопутной изоляции жизненно важное значение для немецко-румынской группировки приобрели морские коммуникации с Одессой и портами Румынии. Резко возросла интенсивность движения на трассе Севастополь—Констанца. Если в феврале здесь прошли 20 конвоев, то в марте — 44, а в апреле — 141. Их охрану обеспечивали германские легкие силы — 13 торпедных катеров, 30 охотников, 17 катеров-тральщиков, а также авиация. Румынский флот выделил четыре эсминца и три канонерские лодки. Кроме них, большую роль сыграли около 80 самоходных десантных барж и паромов, решавшие на театре широкий круг задач. Немцы в этот период по-прежнему господствовали на море, а рапорты советских подводников о десятках потопленных судов не производили на них никакого впечатления.
