Для возведения укреплений было решено использовать не инкерманский камень, как это делалось раньше, а известняк со складов Килен-балки. Ежегодно в Килен-балке добывали тысячи кубометров камня. Для транспортировки его была построена «самокатная железная дорога» от карьера до причала в Киленбалочной бухте. На местности через 3 м установили опорные стойки, а поверху, в гнездах стоек, закрепили чугунные вращающиеся на осях колеса. По этим колесам двигались деревянные грузовые платформы длиной 8 м и шириной 2,5 м, а так как пути имели небольшой уклон к причалу, то платформы с камнем придерживали при помощи канатов. Загрузка барж производилась сбрасыванием известняка непосредственно в трюм, после чего суда отводили буксиром к небольшому причалу на приморской батарее, где камень выгружали и перемещали вручную к рабочим местам.
Для береговых батарей толщина оборонительных стен была установлена в 1,8 м, минимальная для тыльных и продольных — 1,2 м. На верхний свод толщиной 0,9 м насыпался грунт слоем до 1,8 м. Размеры казематов позволяли размещать в них все виды орудий, принятых на вооружение в русской армии: высота устанавливалась 4,2 м, ширина 5 м, расстояния между центрами амбразур 6 м, сектор обстрела 26 м. Открытый ярус защищался парапетом высотой и шириной 1,8 м. Удаление дыма и пороховых газов при стрельбе предполагалось ускорить при помощи специальных продухов, закладываемых в стенах над амбразурами. Однако при частой стрельбе система продухов оказалась неэффективной, что резко снижало скорострельность орудий.
Устроить же принудительную вентиляцию деятели из Инженерного департамента не удосужились то ли из экономии, то ли от скудоумия.
Александровская батарея располагалась на Южной стороне на узком длинном мысу у входа в Севастопольскую бухту. Очертания длинного узкого мыса, на котором стояла батарея, обусловили форму всех ее сооружений. На самой оконечности мыса высилась круглая двухэтажная башня диаметром более 20 м. Ее своды защищала насыпь из грунта, покрытая кровлей из черепицы. 12 орудий из амбразур держали под прицелом акваторию перед рейдом и сам проход в бухту. К башне примыкали одноярусные казематы с открытой платформой для стрельбы через банк. Их выстрелы защищали подходы к рейду. Основания башни и казематов возвышались над уровнем моря на 6 м, а на отметке 14 м возводилась земляная батарея с двумя фасами для размещения 18 орудий.
По проекту Александровская батарея должны была быть вооружена тридцатью четырьмя 24-фунтовыми пушками, тридцатью четырьмя 1I-пудовыми длинными единорогами, четырьмя 1/2-пудовыми длинными единорогами, шестью 5-пудовыми мортирами, двумя 6-дюймовыми кугорновыми мортирами и одной 12-фунтовой карронадой.
В 1836 г. началось строительство Константиновской батареи на северной стороне на мысу, напротив Александровской батареи. В плане укрепление повторяло очертания берега мыса и имело форму подковы. Правый фас укрепления обстреливал акваторию перед рейдом, центральная закругленная часть — вход в бухту, левая назначалась для поражения прорвавшихся на рейд кораблей противника. В двух ярусах размещалось 54 каземата, а над ними платформа для открытой обороны.
На этой батарее было обеспечено постоянное присутствие артиллерийской прислуги в казематах. Каземат длиной 12 м разделялся сквозным проходом на орудийную и жилую части. В последней устанавливали нары и печи в круглых железных футлярах (печи в любое время года обеспечивали положительную температуру для проживавших в казематах солдат).
Константиновская батарея. План третьего яруса открытой обороны (платформы).
Горжевую часть защищали ров и две оборонительные казармы. Они соединялись при помощи двух стен с казематами, образуя замкнутую, удобную для обороны территорию. Казармы предполагалось построить по типовому проекту на 250 солдат каждая, с кухнями, пекарнями и складами.
На флангах казематов находились трехэтажные хорошо защищенные пороховые погреба, а во внутреннем дворе — большая металлическая емкость для запаса воды.
В 1837 г. было начато строительств Николаевской батареи. Это фортификационное сооружение не имело себе равных во всех приморских крепостях России. Оно протянулось на 460 м на Николаевском мысе, между Южной и Артиллерийской бухтами. Левый двухъярусный фас батареи обстреливал вход на рейд, а правый, трехъярусный, держал под прицелом фарватер рейда и вход в Южную бухту. Там же находились 24 бойницы для ружейной обороны со стороны города. Батарея имела 194 орудийных каземата и 7 бойниц для запуска ракет из полуподвальных помещений на левом фланге.
В 1842 г. началось строительство Михайловской батареи. В Севастопольской крепости она была второй после Николаевской как по размерам, так и по огневой мощи. Главный фас Михайловской батареи длиной более 100 м контролировал вход на рейд, короткий южный фланг действовал по фарватеру рейда, а аналогичный ему северный фланг предназначался для отражения атак с суши. Этим же целям служила оборонительная стена с бойницами для ружей, замыкавшая с горжи двор батареи. Укрепление опоясывал ров, примыкавший к берегам бухты. Он находился под фланговым огнем восьми пушек, установленных в казематах, и большого количества ружей, для которых в стенах боковых крыльев батареи были прорезаны бойницы. Всего на батарее было до 115 орудий разного калибра. Они укрывались в 58 казематах на первом и втором ярусах, а также устанавливались на открытой платформе.
Внутри Михайловской батареи мог быть размещен большой гарнизон. Здесь, как и на других укреплениях Севастополя, в каждом каземате были установлены печи и сделаны деревянные нары. По проекту предусматривалось оборудовать помещения для 750 нижних чинов Артиллерийского ведомства и 23 каземата для проживания офицеров. При необходимости можно было дополнительно разместить батальон пехоты. На первом этаже имелись две кухни с пекарнями и цейхгаузы. В северном крыле, более защищенном от прямых попаданий снарядов, находились склады боезапасов. Для стрельбы калеными ядрами соорудили две ядрокалильные печи.
Всего за 10 лет строительства севастопольских береговых батарей было израсходовано 2 млн. 484 тыс. рублей. В том числе на Александровскую батарею — около 135 тыс. руб., на Константиновскую батарею — 425 тыс. руб., на Николаевскую батарею — 985 тыс. руб., на батарею № 2—264 тыс. руб., на батарею № 10—341 тыс. руб.
За то же время на строительство сухопутных укреплений было истрачено всего 17 тыс. рублей. Хотя военная история свидетельствует, что большая часть береговых крепостей берется с суши, а не с моря. Вспомним тот же Тулон в 1793 г.
Боевое крещение севастопольских батарей состоялось 5 (17) октября 1854 г., когда англо-французский флот атаковал Севастополь с моря. У нас принято считать, что русские моряки, затопив свои корабли у входа в Севастопольскую бухту, сделали невозможным проход вражеских кораблей внутрь ее. На самом же деле затопленные корабли лишь затруднили вход в бухту, и, подавив береговые батареи русских, союзники без особых проблем провели бы свои корабли между затопленных кораблей, а при желании даже могли их подорвать.