Действие фильма происходит на фоне тяжёлых боёв за Севастополь в 1941-1942 годах. Роль советского снайпера Людмилы Павличенко играет российская актриса Юлия Пересильд. Артистка театра и кино заслужила любовь зрителей массой превосходных ролей первого и второго планов в театральных постановках и фильмах, в том числе о Великой Отечественной войне. Но именно в ленте «Битва за Севастополь» актриса впервые исполняет роль женщины в форме. Сама Юлия Пересильд рассказала, что подготовка у неё к съемкам этого фильма заняла почти полгода, она отказывалась от всех других ролей в кино. 

Актриса старалась по фотографиям Людмилы Павличенко, по описанию её поступков в книгах, понять личность, в которую ей предстояло перевоплотиться. Задача не из простых, учитывая, что Людмила была мощной личностью, красавицей, спортсменкой, образованной и при этом жестким бойцом, стоившим противнику минимум 309 жизней. Актриса мечтает, чтобы картина, где она участвует, хотя бы немного приблизилась к масштабу личности Людмилы Павличенко, к масштабу совершённого ею подвига. 

В свою очередь один из напарников Юлии Пересильд по фильму – российский актер Евгений Цыганов, напротив не считает свою роль сложной. Главное, чтобы было правдоподобно и понравилось зрителю, он сопереживал, говорит артист. Ведь о войне сейчас много снимают и фильмов, и сериалов. Сам Евгений Цыганов не зачисляет себя в большие поклонники данного жанра, но сценарий «Битвы за Севастополь» называет уникальной историей. 

Режиссер ленты «Битва за Севастополь» Сергей Мокрицкий, считает, что в отечественном кинематографе не хватает военных фильмов о женщинах, не считая ленты «А зори здесь тихие». Его эта тема волнует, а когда была прочитана книга «У войны не женское лицо», было решено работать над проектом о Людмиле Павличенко. При этом сценарий, несмотря на то, что съёмки уже идут, перерабатывается и дополняется в процессе, ведь открываются новые материалы и подробности, в чём, в частности, помогают севастопольцы. 

Сергей Мокрицкий в первую очередь признан, как оператор. Его режиссёрские работы получили спорную критику. С. Мокрицкий живёт в Балаклаве, он служил в Севастополе, и очень любит этот регион. Режиссёр уверен, что картина не станет очередной проходной работой, ведь он и его команда работают над ней с душой, что способно творить чудеса. В частности кинодеятель благодарен за помощь Национальному музею героической обороны и освобождения Севастополя 1941-1942 годов и Мемориальному комплексу «35 Береговая батарея». Ряд эпизодов нового фильма будет снят на этой легендарной батарее. 

Один из сложнейших эпизодов фильма снимался 24 ноября на улице Пушкина. Массовая сцена изображала прибытие в Севастополь Приморской армии в ноябре 1941 года. Было задействовано около 300 человек, а также военная техника. Съемки фильма будут продолжаться в Севастополе, Киеве и Одессе до 1 июля следующего года .