В послевоенные годы город был вторично полностью восстановлен. В 1950-е годы застроены кольцо улиц и площадей вокруг главного городского холма, в 1960-е и 1970-е годы — целый ряд новых жилых районов, в районе бывшего Куликова поля выстроен проспект Генерала Острякова, застроены кварталы на берегах Стрелецкой и Камышовой бухт, на Северной стороне. В 1954 году воссоздано здание панорамы «Оборона Севастополя 1854—1855 гг.», в 1957 году — построено новое здание городского русского драматического театра. В 1959 году открылась диорама «Штурм Сапун-горы 7 мая 1944 года». На площади Нахимова в 1964—1967 годы сооружен Мемориал героической обороны Севастополя 1941—1942 годов. В советские годы город был одним из самых чистых и благоустроенных в СССР. В городе основывается ряд академических и отраслевых НИИ: Институт биологии южных морей (на базе Морской биологической станции) и Морской гидрофизический институт АН УССР, Севастопольское отделение государственного института океанологии и океанографии, Черноморский филиал НИИ технологии судостроения и ряд других. Появляются в Севастополе и вузы: Севастопольский приборостроительный институт, быстро вставший в ряд крупнейших политехнических вузов страны, и два высших военно-морских училища: Черноморское имени П. С. Нахимова (ЧВВМУ) в Стрелецкой балке и Севастопольское инженерное в бухте Голландия (СВВМИУ). В 1954 году, к столетию первой героической обороны, город награждён орденом Красного Знамени, 8 мая1965 года Севастополю присвоили звание Города-героя, а в 1983 году его наградили орденом Октябрьской Революции