Весь день шли бои и правее, в районе Сухарной балки, где так же сражался небольшой гарнизон, поддерживаемый 138-й бригадой и 345-й дивизией. В 6 час. утра 23 июня после артподготовки 50-я и 22-я немецкие пехотные дивизии с танками опять перешли в наступление в направлении Трензиной и Графской балок против частей 345-й стрелковой дивизии и 138-й стрелковой бригады. Неоднократные атаки 22-й и 50-й немецких пехотных дивизий были отражены с большими потерями для противника, хотя в 345-й дивизии оставалось всего около 2800 человек, а в 138-й бригаде -- около 1700. Одновременно противник атаковал позиции 25-й стрелковой дивизии силами немецкого резервного полка и частей 18-й румынской пехотной дивизии. По воспоминаниям румыны шли густыми цепями в полный рост, строевым шагом. Огонь открыли советские замаскированные пулеметные доты, и противник с большими потерями откатился назад. Через час атака повторилась, но так же была отбита. Остатки атаковавших откатились обратно. Румынские части трижды атаковали в направлениях на дер. Нов. Шули на гору Читаретир. Однако здесь противник наткнулся на мощную оборону, и был отбит огнем пулеметных дотов. Все атаки для противника оказались безуспешными и сопровождались большими потерями. Немецкие и румынские войска испытывали трудности с боезапасом, поэтому не могли подавить огневые точки, как это делалось в начале обороны. Их войска были измотаны и понесли огромные потери. Темп наступления снизился. 782 полк 388-й дивизии и 9-я бригада морской пехоты весь день вели бой за высоту с 4-м турецким редутом, но овладеть ею не удалось. Вообще, данные о событиях 19-23 июня крайне противоречивы, а большинство авторов, которые описывали события тех дней, нет четкого представления о месте, где происходили те или иные события, так Г.И Ванеев пишет: "Усиленные танками и самолетами, перешли под прикрытием артогня в наступление против 25-й стрелковой дивизии и батальонов 8-й бригады морской пехоты, защищавших рубеж Мартыновский овраг - Мартыновская балка.".
На самом деле 8-я бригада морпехоты оборонялась правее, на горе Читаретир, а рубеж от обрыва в долину Кара-коба до верховий Мартынова оврага занимали бойцы 3-го полка морской пехоты.
Противник действительно атаковал рубеж по Мартынову оврагу, занятый остатками 25-й дивизии, но в лес, прикрывавший правый фланг обороны противник входить побоялся. Наиболее ожесточенным атакам подверглись подразделения 31-го и 54-го полков 25-й дивизии, а также оставшиеся части 345-й стрелковой дивизии и 138-й стрелковой бригады в районе балок Трензина и Графская. Несмотря на превосходство врага, все его атаки были отбиты. Тем не менее, противник почти прорвался к устью оврага и был остановлен огнем артиллерийского дота N 13. Контратакой чапаевцев противник был отброшен.
Чтобы предотвратить прорыв противника в полосе первого и второго секторов обороны, генерал-майор И.Е.Петров решает в ночь на 24 июня перегруппировать и частично переформировать части. Он возлагает оборону первого сектора на 109-ю и 388-ю стрелковые дивизии, два батальона 9-й бригады морской пехоты и один дивизион дотов; второго -- на 386-ю дивизию, 7-ю бригаду морской пехоты, два дивизиона дотов, третьего -- на 25-ю стрелковую дивизию, 8-ю бригаду морской пехоты, 3-й полк морской пехоты, один дивизион дотов. Вновь созданный четвертый сектор (от ст. Инкерман до Павловского мыска) заняли 138-я стрелковая бригада, сводный полк (300 человек), созданный из остатков частей 95-й стрелковой дивизии, вновь сформированные части 79-й морской стрелковой бригады (187 человек) и 2-го Перекопского полка (120 человек) и сводный полк 345-й стрелковой дивизии (1543человека), бронепоезд "Железняков". Задача сектора -- не допустить высадку десанта с Северной стороны и прорыва вдоль Симферопольского шоссе. Из воспоминаний генерала Жидилова: "23 июня нам приказывают отойти с Федюхиных высот на Сапун-гору. В центре нашего участка находится теперь Ялтинское шоссе, спускающееся серпантинной лентой вниз. Пятый батальон занял позицию левее дороги, четвертый -- правее, первый -- во втором эшелоне на склоне горы. Соседями с флангов у нас части 386-й стрелковой дивизии полковника Кутейникова (Скутельника) и 9-й бригады морской пехоты." Штаб 7-й бригады расположился в бывшем КП 1-й батареи 3 дивизиона дотов, который располагался на склонах Сапун-горы.
Ночью, 24 июня, сразу после переправы с Северной стороны был сформирован сводный полк Береговой обороны численностью около 1500 человек под командованием командира местного стрелкового полка подполковника Н. А. Баранова. Полку было приказано занять побережье от железнодорожной станции Севастополь до Карантинной бухты. В район Килен-бухты и Воловьей балки из Береговой обороны выделялись две роты, усиленные пулеметами и 45-мм пушками, и сводный батальон Черноморского флотского экипажа. Кроме того, комендант города из подразделений различного назначения организовал ударную группу в составе 100 человек для действия в городе в случае высадки противника с Северной стороны.
24 июня