Путь Врангеля лежал в Севастополь. Свой конвой он отослал в Ялту для ликвидации прокоммунистической банды Мокроусова, бежавшего в горы. Для охраны своего поезда Главнокомандующий распорядился направить роту юнкеров Алексеевского военного училища, ожидавшего поезд барона в Симферополе. Прибыв в город, Врангель принял губернатора A. A. Лодыженского и ознакомил его с обстановкой, дал поручение генералу Абрамову, в обстановке строгой секретности во избежание паники, обеспечить подготовку к эвакуации военных и гражданских учреждений Симферополя. Кроме того, необходимо было обеспечить погрузку раненых и больных офицеров, членов семей военнослужащих и чиновников гражданских ведомств, которым бы по приходе большевиков в Крым грозила бы смертельная опасность. 28 октября 1920 года поезд Главнокомандующего прибыл в Севастополь.
В ночь на 8 ноября (24 октября) Фрунзе начал свою основную наступательную операцию против оборонявшей Крым Русской Армии. На Турецкий вал ударили четыре бригады 51-й большевистской дивизии под командованием В. К. Блюхера. Через Сиваш двинулся по трем бродам красноармейский десант. Общая численность атакующих составила 20 тысяч человек. Авангарды красных прошли по хорошо промерзшей сухой грязи. Двигавшиеся за ними основные силы шли по незначительной грязи, смешанной с осколками разбитой авангардами ледяной корки и образовавшимся лужам. Одна из наступающих дивизий, 52-я стрелковая, прошла около километра в густом тумане по пояс в ледяной и грязной сивашской воде, доходившей бредущим красноармейцам до пояса. Авангарды этой дивизии атаковали окопы с засевшими там кубанскими казаками генерала Фостикова около двух часов ночи и выбили их прочь. Из соседнего населенного пункта вышли несколько дроздовских батальонов, но реальной помощи оказать они не успели, так как во фланг им ударила 15-я большевистская дивизия. Дроздовцы отважно схватились с одним из ее полков, и в ходе рукопашного боя, оттеснили его к берегу, но на подмогу красному полку шли все новые и новые большевистские части, прибывающие с Сивашского направления. Дроздовцы и кубанские казаки начали отход, часть казаков предпочла сдаться на милость победителям, однако дроздовцы продолжали отбиваться от наступавших красных короткими и яростными контратаками. Из тыла им на помощь пришли части Корниловской и 34-й стрелковой дивизий, а также подошло немного бронеавтомобилей. Две бригады 51-й дивизии подошли из-за Сиваша лишь к 8 утра, были атакованы 2-м дроздовским полком и залегли в грязи сивашского дна. Перегруппировавшись и подождав, пока подтянутся арьергарды, бригады атаковали оборонявшихся чинов Русской Армии и попытались закрепиться на берегу, откуда были снова опрокинуты дроздовцами в Сиваш спустя час. Удар по Турецкому валу, задержавшийся из-за обильного тумана, начался четырехчасовой подготовкой и продолжился пятью волнами наступлений, согласно замыслу Блюхера. Первой волне пришлось делать проходы в проволочных заграждениях Русской Армии, вторая волна повела наступление на Турецкий вал вместе с третьей, поддерживающей наступательный ее порыв. Четвертая волна занимает отбитые высоты и добивает оставшихся в живых защитников вала, а пятая, состоящая из кавалерии, преследует отступающих. Дроздовские части отбивались отчаянно и не намерены были отступать даже при чудовищно превосходящих их силах большевиков, с упорством ползущих на штурм. Первую волну наступавших дроздовцы положили у проволочных заграждений. Второй волне удалось преодолеть первую линию обороны дроздовцев, но была частично перебита, частично залегла под яростным огнем защитников Вала, потеряв несколько бронеавтомобилей, подожженных оборонявшимися.
Перед началом третьей атаки Блюхер провел артиллерийскую подготовку, выведя орудия на прямую наводку. Под артиллерийским огнем дроздовцы отошли назад. Фрунзе отдал приказание 9-й большевистской дивизии наступать по направлению на Арабатскую стрелку, однако она была остановлена орудийным огнем белой флотилии.
Большевистские дивизии, первоначально захватившие Литовский полуостров, едва удерживали его и под непрерывными атаками Русской Армии отходили, взывая штаб Южного фронта о помощи. На помощь им были направлены 7-я советская кавалерийская дивизия и повстанцы Махно. В это же время Фрунзе получил известие о перемене ветра, сулившей возврат воды в Сиваш. Не долго думая, Фрунзе приказал согнать население окрестных сел, возводить дамбу имеющимися под руками средствами. Уклонившихся расстреляли, остальным было приказано сдерживать воду, чем угодно: заборами, досками и т. п. 7-я кавалерийская дивизия и махновские бандиты изменили и без того невыигрышное для Русской Армии соотношение сил. В помощь им Фрунзе направил и 16-ю советскую кавалерийскую дивизию, в порядке усиления. Защитники Литовского полуострова отступали к Юшуни. В полночь Блюхер повел очередной штурм Турецкого вала, и к половине четвертого красноармейцы уже карабкались на гребень вала, тесня оборонявшихся корниловцев и дроздовцев, штыками проложивших себе дорогу из получившегося окружения. В конце дня 9 ноября (25 октября) 1920 года большевики вышли по всему фронту к позициям Русской Армии на Юшуни. К позициям красные подвезли артиллерию в количестве 150 орудий и обрушили огонь на окопы и проволочные заграждения, возобновив атаку на следующий же день. 51-я советская дивизия наконец смогла захватить 2-ю линию траншей, в то время как соседние наступающие большевистские 52-я и 15-я дивизии продолжали топтаться на месте. Узнав из донесений авиаразведки о перемещении конного корпуса Барбовича для защиты третьей линии обороны, Фрунзе отправил на Перекоп 2-ю Конную армию и приказал 4-й армии нанести удар по корпусу Барбовича с Чонгарского полуострова. В ночь на 11 ноября (27 октября) 1920 года 30-я советская дивизия под прикрытием тумана начала форсировать пролив возле Тюп-Джанкоя. На рассвете дивизия ударила по первой и второй линиям обороны. Вместе с этим, при поддержке бронепоездов, красные атаковали по основанию взорванного моста. Дивизия была разбита и выброшена Русской Армией прочь, но ее наступление отвлекло силы белых, удерживающих оборону на Тюп-Джанкойском участке фронта. Получив донесение о наступлении у Чонгара, Врангель приказал остаткам Донского корпуса отступать и повернуть на станцию Таганаш все исправные бронепоезда. Коннице Барбовича предстояло нанести контрудар противнику. Она атаковала 7-ю и 16-ю кавалерийские дивизии красных и, разгромив их, переключилась на 15-ю и 52-ю стрелковые большевистские дивизии. Красноармейцы дрогнули и побежали, преследуемые кавалеристами Барбовича, постепенно выходя в тылы 51-й и Латышской дивизиям. С моря успех Барбовича был поддержан огнем белой флотилии, вошедшей в Каркинитский залив. Против конного корпуса была брошена 2-я Конная армия. Перед лобовым столкновением двух конных лавин Миронов приказал укрыть за своим конным строем 250 пулеметов на тачанках. Когда до сближения двух конниц оставались считанные десятки метров, ряды красных кавалеристов разомкнулись и по летящим вперед белым кавалеристам ударили пулеметы. Первые ряды были скошены, вторые, налетев на первые, спотыкаясь, сбрасывали всадников. После расстрела конницы в упор, красные кавалеристы атаковали замешкавшихся белогвардейцев, поддержанные возвращавшимися назад после недавнего бегства пехотными частями. Белые повернули вспять. Полоса Юшуньских укреплений пала.
Под Чонгаром шли бои, в которых остатки Русской Армии побеждали с переменным успехом: едва донские казаки успевали вырубить авангард большевистских частей, а на смену ему уже приходили новые силы и с ходу вступали в бой. Казаки контратаковали, однако силы их таяли буквально по часам. В окружении красных дрался до последнего снаряда и патрона посланный им на помощь бронепоезд «Офицеръ». Уже подорванный, остановленный, он все еще отбивался из оставшихся пулеметов, пока не закончились последние патроны. В ночь на 12 ноября (28 октября) 1920 года большевики овладели станцией Таганаш. Армии Южного фронта начали входить форсированным маршем в Крым.