Боевую работу «Дора» начала на рассвете 5 июня. Транспортер с орудием был выведен из выемки в холме на «усы», а несколько в стороне в воздух был поднят аэростат, предназначавшийся для корректировки стрельбы. В рассчитанной точке путей орудие вместе с транспортером при помощи домкратов было окончательно наведено на цель (в горизонтальной плоскости). Затем орудие зарядили и придали стволу угол возвышения 53°. После этого зарядные вагоны ушли в укрытие.
В 5 ч 35 мин прогремел первый выстрел. Он вызвал эффект небольшого землетрясения. Грохот при сгорании за 6 миллисекунд свыше 900 килограмм пороха и выталкивании 7-тонного снаряда был чудовищным. По свидетельству очевидцев, звуковой волной на станции Бахчисарай и прилегающих к ней строениях были выбиты стекла. Снаряд, проведя в полете 45 с, взорвался в районе цели № 1 — полевого склада боеприпасов 95-й дивизии (севернее станции Макензиевые горы). Следующие 7 выстрелов были произведены по береговой батарее № 16 (южнее поселка Любимовка). Еще 6 выстрелов были сделаны по зенитной батарее ПВО Черноморского флота № 365, последний из них прозвучал в 19 ч 58 мин.
На следующий день, с 8 ч 28 мин до 19 ч 45 мин, «Дора» сделала 16 выстрелов. Из них 7 по защищенному командному пункту зенитного дивизиона 61-го артиллерийского полка ПВО (к северу от поселка Бартеневка) и 9 выстрелов по штольням арсенала в Сухарной балке.
7 июня с 5 ч 17 мин до 9 ч 48 мин продолжился обстрел арсенала в Сухарной балке (7 выстрелов).
11 июня было сделано 5 выстрелов по опорному пункту 95-й стрелковой дивизии, расположенному в старом редуте времен Крымской войны.
17 июня за два часа (с 4 ч 48 мин до 6 ч 44 мин) было сделано пять выстрелов по башенной батарее № 30.
Последние пять выстрелов были сделаны 26 июня опытными фугасными снарядами, специально привезенными в Крым для баллистических испытаний. В сторону моря на полную дальность были выпущены четыре снаряда. Пятый снаряд немцы, не удержавшись от соблазна, выпустили по Корабельной стороне Севастополя.
К этому моменту из ствола «Доры» (с учетом полигонных испытаний) было сделано уже около 300 выстрелов, и ее ствол ввиду износа перестал быть пригодным для стрельбы.
Результаты применения немцами «Доры» под Севастополем оказались совершенно невпечатляющими. Из 48 выстрелов, сделанных в период с 5 по 17 июня, наблюдателями было отмечено только 5 попаданий — по батарее № 365, опорному пункту 95-й стрелковой дивизии и по командному пункту зенитного дивизиона 61-го артиллерийского полка ПВО. При этом батарея № 365, вызывавшая особенную обеспокоенность у немецкого командования, называвшего ее «форт Сталин», не шла ни в какое сравнение с фортами линии Мажино и являлась всего лишь зенитной батареей, вооруженной старыми 76-мм зенитными пушками образца 1915/28 года.