Организатор обороны Севастополя вице-адмирал Корнилов умел подбирать офицеров и направить на пользу дела их способности. Назначив подполковника Тотлебена начальником инженеров гарнизона, Корнилов предоставил ему полную свободу действий, высоко ценя его обширные знания, логическое мышление, умение предвидеть ход событий и главное — талант организатора. Не случайно в письме-журнале В. А. Корнилова появилась в сентябре 1854 г. такая запись: "... в неделю сделано больше, чем прежде делали в год"[86].

Начальник инженеров гарнизона организовал работы на укреплениях беспрерывно в две смены. В каждую смену назначалось до 6 тысяч рабочих из саперов, солдат и матросов. На каждом отделении заведовал работами старший офицер, как правило, из военных инженеров; у офицеров в подчинении имелось несколько помощников, которые руководили работами на бастионах и батареях. Общее руководство и контроль за ходом инженерных работ было возложено на начальников отделений. Офицеры из войск, возглавлявшие рабочие команды, постоянно находились на работах и ежедневно отчитывались о выполнении заданий личным составом.

Первоначально все силы были направлены на быстрое возведение брустверов и установку орудий. В это время никто не думал об изменении и улучшении ранее выбранных позиций сухопутной линии обороны. Бастионы и куртины возводились на местности согласно утвержденному проекту, но в упрощенном виде. Для ускорения работ разработку скальных пород не вели; во рвах снимали только верхний слой грунта и отсыпали в бруствер, туда же укладывали камень и щебень с поверхности, а землю подносили с окружающей территории.

На Городской стороне в центре внимания были четвертый и пятый бастионы. Здесь трудилась основная масса рабочих. В промежутках и рядом с бастионами заложили несколько новых батарей для обстрела лощин и подступов к этим укреплениям.

Для поддержки третьего бастиона у вершины Южной бухты стал на якорь 84-пушечный корабль "Ягудил". На Пересыпи и рядом с ней заложили три новые батареи. Вместе с кораблями они образовали вторую линию обороны в тылу у третьего бастиона. На укреплении установили орудия, фланкирующие Малахов курган и четвертый бастион. По обе стороны третьего бастиона начали рыть траншеи для ведения огня по прилегающим склонам балок.

У одиноко стоящей башни на Малаховом кургане с обеих сторон возводились пятиорудийные батареи №17 (Сенявина) и №18 (Панфилова). Их 24-фунтовые пушки были направлены по фронту, а для фланкирования второго и третьего бастионов установили на оконечностях гласиса по два орудия. С кургана начали отрывать траншеи в сторону Докового оврага и второго бастиона. Каменный завал, обсыпанный грунтом, превратили в батарею с нормальным профилем, получившую наименование "Жерве". На втором бастионе приступили к удлинению левого фланга для установки четырех орудий. От этого укрепления повели траншею по направлению к первому бастиону.

Тем временем баркасы подвозили к Екатерининской, Павловской и Госпитальной пристаням орудия, снятые с кораблей, а от пристаней смекалистые и ловкие матросы перевозили пушки весом более трех тонн на бастионы и батареи. Порой приходилось преодолевать крутые подъемы и кручи не только при помощи конных артиллерийских передков, но и вручную, однако делалось это лихо и с умом, так что задержек с вооружением укреплений не было. Орудия устанавливали как только возводился бруствер и барбет, остальные конструкции доделывали позже.

Для доставки артиллерии, боеприпасов и строительных материалов были задействованы все армейские повозки. Но их не хватало и приходилось брать лошадей у горожан. Из арсенала отправляли мешки, металлические цистерны для воды, такелаж, инструмент, а из инженерных команд — лес, доски, лопаты, ломы и все необходимое для строительных работ. Сотни фур, телег, двуколок вереницами следовали во всех направлениях.

Жители Севастополя добровольно участвовали в работах на строительстве оборонительной линии и несли службу в городских караулах. Дети помогали отцам, подносили еду и воду; женщины шили мешки для земли, строили баррикады и батареи на улицах города. Даже арестанты не остались в стороне и активно работали на сооружении укреплений. Нависшая над городом опасность сплотила всех. В. А. Корнилов и П. С. Нахимов ежедневно объезжали всю оборонительную линию, осматривали сделанное за сутки, подбадривали и воодушевляли матросов, солдат и горожан, вели контроль за бесперебойным обеспечением материалами и доставкой артиллерии. Работы продвигались очень быстро на всех направлениях.

15 сентября разъезды союзников показались на Воронцовской и Саперной дорогах и у хутора Сарандинаки; в этот же день пароходы союзников заходили в Камышовую, Казачью и Стрелецкую бухты. В последующие двое суток войска неприятеля стали лагерем на высоте перед четвертым бастионом и у Балаклавской дороги вне досягаемости наших выстрелов. Небольшие отряды экспедиционного корпуса передвигались по местности и производили рекогносцировку, но при приближении к бастионам их обстреливали из орудий. Одним из первых действий союзников, направленных против города, стало перекрытие водопровода, проложенного от Черной речки к новому Адмиралтейству и из Сарандинакской балки к городскому фонтану. Войска и горожане стали брать воду из колодцев. В остальном экспедиционный корпус не проявлял боевой активности. Союзники обосновали свои тыловые базы в Балаклавской и Камышовой бухтах и приступили к выгрузке артиллерии и боеприпасов.

18 сентября на Северную сторону пришли войска князя Меншикова. И уже на следующий день из армии светлейшего на Южную сторону переправили три полка пехоты, около 8 тысяч штыков. Теперь стало ясно, что союзники упустили самый выгодный момент для захвата Севастополя, когда гарнизон был малочисленным.

Главнокомандующий сухопутными и морскими силами Крыма осмотрел состояние оборонительной линии. Увидев изменения, которые произошли за одну неделю, он не мог не оценить роли вице-адмирала Корнилова и приказал начальнику гарнизона генерал-лейтенанту Моллеру назначить В. А. Корнилова начальником штаба гарнизона. С 19 сентября адмирал Корнилов стал отдавать приказы и распоряжения как официально назначенное лицо.

Для управления войсками и работами с 20 сентября оборонительную линию разделили на четыре отделения. Первое и второе на Городской стороне сохранили без изменений и под прежним командованием. Линию обороны Корабельной стороны разделили на две части. От Городской высоты до Докового оврага был участок третьего отделения с главным опорным пунктом — третьим бастионом; начальником отделения назначили вице-адмирала Панфилова. От Докового оврага до рейда протянулось четвертое отделение под командованием контр-адмирала Истомина; основными укреплениями на этом участке были Малахов курган, первый и второй бастионы.

Войска гарнизона распределили следующим образом: на Городской стороне сосредоточилось около 13 тысяч человек и 24 полевых орудия; на Корабельной стороне — около 11 тысяч человек и 8 полевых орудий. Однако в ходе боевых действий осуществить переброску части войск с Городской на Корабельную сторону и обратно было бы крайне затруднительно. Чтобы обеспечить необходимый быстрый маневр войсками, по приказанию вице-адмирала Нахимова через Южную бухту соорудили наплавной мост, использовав различные малые суда и плоты.

Вице-адмирал Корнилов уделял большое внимание взаимодействию флота с сухопутными силами. Для обеспечения поддержки обороны города он утвердил расстановку пароходов эскадры: пароход "Херсонес" должен был обстреливать Инкерманскую долину; суда "Владимир" и "Крым" обстреливали Киленбалочное плато и фланкировали первый и второй бастионы; пароход "Эльбрус" контролировал Ушакову балку и прикрывал русские войска в случае отступления к Павловской батарее, откуда их эвакуировали суда "Грозный", "Турок" и "Дунай"; пароходы "Бессарабия", "Громоносец" и "Одесса" фланкировали правый фланг оборонительной линии, контролировали Карантинную бухту и охраняли по ночам проход, оставленный в заграждении рейда.