В Алуште Петров встретился с командующим войсками Крыма вице-адмиралом Левченко. Гордей Иванович, хотя и был моряком, отдавал себе отчет в том, что, кроме Петрова, организацией сухопутной обороны главной базы ЧФ заняться некому. Он приказал командующему Приморской армией немедленно выехать в Севастополь и вместе с командованием флота создавать надежную оборону.
Третьего ноября Иван Ефимович вместе с оперативной группой был уже в Севастополе. Всего две недели назад командиры высаживались здесь на причал, чтобы спешно двигаться на север, рассчитывая задержать врага на дальних подступах. Но произошло то, что произошло. Боевые части армии, в том числе и армейская артиллерия, подоспели в первых числах ноября без существенных потерь. Тылы, следовавшие через Ялту, подтянулись к 7–8 ноября. Теперь предстояло оборонять город не на дальних подступах, а непосредственно.
Собственно, оборона уже началась. Самыми первыми на защиту родного города выступили немногочисленные силы гарнизона, состоявшего из частей морской пехоты и нескольких военно-морских учебных заведений. Их поддерживали огнем батареи береговой артиллерии, расположенные на побережье от Качи до Балаклавы, но накрывали они сравнительно небольшую территорию. Так как с суши город не был заранее укреплен, «удержать длительное время обширный район Севастополя с таким составом гарнизона было, конечно, невозможно», — резюмировал Петров. Требовалось быстро нарастить силы и создать необходимую систему укреплений.
Пока Приморская армия находилась в движении, по немецким позициям нанесли удар моряки-артиллеристы. Иван Ефимович Петров в своих воспоминаниях решающую роль в отражении первого вражеского удара по Севастополю отдавал береговым батареям ВМФ. Самой первой вражескую атаку приняла на себя береговая батарея № 54 1-го отдельного артиллерийского дивизиона береговой обороны главной базы под командованием старшего лейтенанта И. И. Заики, расположенная на полпути между Евпаторией и Севастополем у приморского села Николаевка. На протяжении двух дней начиная с 16.35 30 октября, когда батарея, на вооружении которой было всего четыре 102-мм орудия, открыла огонь по авангарду войск Э. фон Манштейна, вела она неравный бой. Личный состав героически сражался до выхода из строя последнего орудия, после чего часть людей удалось морем вывезти в Севастополь, а сам Иван Заика с группой, прикрывавшей отход батарейцев, ушел в партизаны. Герою довелось дожить до признания его в мае 2004 г. почетным гражданином города Севастополя (он умер в январе 2009 г.).