Адмиралов Нахимова и Корнилова, хирурга Пирогова, матроса Кошку, сестру милосердия Дашу Севастопольскую играли лучшие актёры ханжонковской кинотруппы, причём создатели картины стремились воспроизвести портретное сходство с реальными лицами. Установка на правду истории была во всём.
Летом 1911 года начались съёмки натурных сцен, которые занимали основное место в фильме. Первым в экспедицию отправился оператор Луи Форестье, француз, который начинал в «Фильм д'Ар» в Париже, потом оказался в России и долгие годы работал в советском кино.
В связи с юбилеем Севастопольской обороны многие места сражений и все прославленные батареи и бастионы были восстановлены и имели тот вид, что и пятьдесят лет назад. Авторы фильма снимали как бы «историческую хронику», наиболее яркие эпизоды, последовательно и более или менее полно восстанавливающие героическую эпопею обороны. Это было смелое, необычное решение. Ханжонков, будучи в прошлом кадровым офицером, мог грамотно режиссировать батальные сцены; кроме того, опытный консультант из офицеров Генерального штаба и работники Севастопольского музея следили за тем, чтобы в съёмках не было нарушения исторической правды. В распоряжение съёмочной группы были предоставлены в нужном количестве солдаты и матросы Севастопольского гарнизона, а также несколько военных кораблей, в том числе одна подводная лодка. Все это обеспечило фильму высокую историческую достоверность.
Из-за дальних расстояний и ограниченности средств передвижения пришлось отказаться от съёмки батальных сцен на местах исторических сражений под Альмой и у Инкермана. Было решено ограничиться съёмками в самом Севастополе и в ближайших его окрестностях.