Оборона Севастополя вошла в историю не только как ярчайший пример героизма офицеров, солдат, матросов и жителей города, но и противостояния военных инженеров. В нем русские инженеры в самых тяжелых условиях проявили мастерство и профессионализм,противопоставив техническому превосходству противника превосходство тактики и организации.

Севастополь был приморской крепостью 1-го класса, имевшей по меркам середины XIX века неплохо развитую защиту со стороны моря, но вот со стороны суши городские укрепления были незначительны и в плохом состоянии. Единственным элементом долговременной фортификации была двухъярусная каменная башня Малахова кургана. Оправдывая нежелание строить сухопутные укрепления, князь А.С. Меншиков незадолго до начала обороны шутил, что со стороны крымских татар нападения не ожидает. Надо сказать, что нападений татары действительно не производили, но вот шпионили как для турок, так и для англичан весьма активно. В то время даже ходил один анекдот о козле, который, пасясь за чертой города и встретив на пути насыпь временной батареи, с ходу боднул ее, разрушив часть укрепления, а севастопольская полиция даже запретила жителям выпускать рогатый скот, дабы не вредить обороне…

В августе 1854 года в Севастополь прибыл инженер-подполковник Э.И. Тотлебен, и ситуация с инженерной обороной начала резко меняться. Адмирал Корнилов писал: «В неделю сделали больше, чем прежде делали в год». Тотлебен был учеником «дедушки русской фортификации» А.З. Теляковского, чьи труды признали даже во Франции. Правда, то, чем эти труды грозят, союзники поняли только в Крыму, столкнувшись с новой, «неправильной» системой обороны крепости, определившей развитие фортификации на полстолетия вперед. В короткое время русские создали систему укреплений протяженностью около 7,5 км, прикрыв Южную часть Севастополя от Килен-балки до Александровской бухты. На линии размещались 8 бастионов, редуты, люнеты, ложементы. К 16 октября 1854-го было построено 20 батарей, артиллерийское вооружение со стороны суши увеличено вдвое и доведено до 341 орудия.

Основную часть укреплений составляла постоянно восстанавливавшаяся и развивавшаяся сеть земляных сооружений, опорными пунктами служили открытые сзади бастионы и редуты, между ними протягивались стенки-куртины. Защитой служили насыпи, фашины, корзины («туры») и мешки с землей, впервые в России применили блиндажи. Заграждениями впереди укреплений служили рвы, волчьи ямы, замаскированные камнеметные фугасы. Бастионная система обороны Севастополя ускорила повсеместное введение «фортовых крепостей».

Глубину обороны защитники наращивали, продвигаясь ближе к позициям противника. Впервые в истории войн осажденный город под интенсивным огнем противника строил выдвинутые вперед укрепления. Широко применялись контрапроши («встречные» окопы с защитной насыпью), готовившиеся в течение ночи и часто позволявшие проводить внезапные контратаки, делать вылазки (группами или большими отрядами от 200 до 550 человек), в ходе которых солдаты и матросы портили орудия на вражеских батареях, захватывали нарезное оружие. Из тайно подводимых к противнику окопов («тихих сап») русские часто бросались в рукопашную или срывали атаку противника ближним ружейным огнем. Солдатскую практику быстро укреплять захваченные в ходе вылазок позиции ложементами (прообразом стрелковых окопов) и тянуть траншеи к соседям и в тыл превратили в систему. Выдвинутые таким образом вперед Селенгинский и Волынский редуты и Камчатский люнет взяли во фланг осадные работы противника и заставляли его распылять силы. Многополосная оборона, приспособленная к местности, сочетание элементов полевой и постоянной фортификации также были новинками. Наскоро сложившаяся система, конечно, не могла быть идеальной, но подчеркнем еще раз – защитники Севастополя сделали больше возможного, заслужив восхищение даже врага.

Инженерная оборона строилась так, чтобы создать эффективную систему огня и обеспечить активные действия пехоты, что позволяло частично компенсировать качественное превосходство противника в вооружении. Бастионы занимала пехота, а артиллерия располагалась на отдельных батареях и в промежутках – позже идея выноса крепостной артиллерии из фортов на промежутки станет основой обороны крепостей. Расположение батарей допускало маневр огнем, сосредоточение огня по одной цели. Окопы для расчетов, насыпи, туры с землей и канатные щиты несколько уменьшали потери артиллеристов от огня нарезных ружей противника. Дабы компенсировать недостаток мортир, артиллеристы ставили однопудовые единороги и 68-фунтовые бомбовые пушки на «элевационные» лафеты с большим углом возвышения. Слишком «легкие» или поврежденные орудия часто ставили в траншеи для внезапной стрельбы картечью. Русская артиллерия под Севастополем могла бы дать больше, но союзники постоянно превосходили ее по количеству выпускаемых снарядов (по подсчетам Э.И. Тотлебена, за период осады неприятель обрушил на Севастополь 1 356 000 артиллерийских снарядов).

Не менее интенсивная война шла под землей. Минная и контрминная борьба, свойственная любой осаде, здесь достигла особого размаха. Большую роль в ее организации сыграл штабс-капитан А.В. Мельников, прозванный «севастопольским кротом» и даже «обер-кротом». Защитники Севастополя за 7 месяцев подземно-минной войны проложили 6 889 м минных и слуховых галерей и рукавов в 2 яруса и произвели 94 взрыва крупных мин, израсходовав всего 12 т пороха (противник за время осады прорыл под землей 1 280 м галерей, в 5 раз меньше, но израсходовал в минах 68 т пороха). Еще 22 января 1855 года взрывом 12 пудов (196 кг) пороха уничтожили французскую минную галерею вместе с минерами. Качественно организованная инженерная разведка позволяла своевременно обнаруживать начало и выявлять направление минных работ противника и быстро вести контрминные галереи, снабжая их даже вентиляцией. При том что шанцевого инструмента тоже не хватало, при вылазках солдаты захватывали его у противника наравне с оружием. Достаточно сказать, что противнику практически ни разу не удалось произвести удачный взрыв под намеченным укреплением. Существенно, что русские мины подрывались более безопасным и надежным электрическим запалом от гальванических батарей – этот способ был разработан русским военным инженером П.Л. Шиллингом еще в 1812 году, а практически опробован К.А.