Медаль «За оборону Севастополя» изготовляется из латуни и имеет форму правильного круга диаметром 32 мм. На лицевой стороне медали, в выпуклом круге диаметром 22 мм, погрудные изображения красноармейца и краснофлотца, повернутые влево. На рамке шириной в 5 мм изображены выступающие из-под центрального круга концы двух стволов орудий и якоря. В верхней части рамки, на щитке — пятиконечная звезда. По окружности рамки надпись «ЗА ОБОРОНУ СЕВАСТОПОЛЯ». На оборотной стороне медали надпись «ЗА НАШУ СОВЕТСКУЮ РОДИНУ». Над надписью изображены серп и молот. Все надписи и изображения на медали выпуклые.
Медаль при помощи ушка и кольца соединяется с пятиугольной колодочкой, обтянутой шелковой муаровой лентой оливкового цвета с продольной синей полоской посередине. Ширина ленты — 24 мм, ширина полоски — 2 мм.