進攻土倫的作戰計劃早已基本確定。當時，會議認為：鑒于土倫東面的法朗山地地形險要，炮壘堅固，易守難攻，且有重兵防守，因此，不宜將主要兵力集中于東線，而應將主要進攻方向選擇在敵人防御薄弱的西線，即從奧利烏勒方向進擊，從西面奪占土倫。巴黎下達的新的作戰計劃規定：集中一支60000人的軍隊，不管敵人正面的火力如何，而從東、西兩個方向同時發起進攻。首先，奪占法朗山地、法朗炮臺、魯日炮臺、勃蘭炮臺和圣卡特林炮臺，粉碎敵人的外圍防線;爾后，前出到土倫要塞附近，挖掘塹壕，構筑工事，待條件成熟后，伺機攻占土倫。
對此，拿破侖很不贊同，于是提出一個完全相反的作戰方案。他認為，上述計劃實際上很難行得通。這是因為：首先，敵人在土倫外圍的防線上，既有堅固的工事，又有良好的地形，還有地面火力和艦炮火力進行支援，可說是炮堅城固，兵力充足，要想從正面攻破，絕非容易之事;其次，正面強攻，倘若久攻不克，形成對峙，那就勢必遷延時日，使敵人贏得調集援兵和鞏固防御的時間;第三，正面進攻即使得手，也很容易迫使敵人燒毀倉庫、炸毀船塢、破壞軍械庫，攜走全部法國軍艦，甚至洗劫土倫全市，一旦出現這種情況，對于迫使敵人投降和保全整個城市，顯然都是不利的。
既然如此，那么，奪取土倫的最好辦法又是什么呢拿破侖提出，應該首先集中主要兵力，攻占港灣西岸的馬爾格雷夫壘(英國人稱為小直布羅陀)。奪取克爾海角，然后，集中大量火炮。猛烈轟擊停泊在大、小停泊場內的英國艦隊，切斷英國艦隊與土倫守敵之間的聯系。迫使英艦撤出港口。如能這樣，則土倫守敵在一無退路、二無援兵、三無火力支援的情況下，必然不攻自破。這時，法軍即使只有不大的兵力，也可以迅速攻占土倫。拿破侖還進一步提出：為了有效地封鎖大、小停泊場，使英國艦隊無法立足，法軍攻占小直布羅陀和克爾海角之后，應立即在埃吉利耶特海角和巴拉去耶海角各設一座大型堡壘。并且應分別配置10門以上的唐制130毫米榴彈炮，36磅和24磅炮等30門以上相對重型的滑膛炮，4門發射16磅赤熱炮彈的火炮，以及10門戈美爾式臼炮，以便構成足夠的火力密度。
從作戰計劃的擬訂上，已經充分的顯示了一個軍事天才和軍事庸才計劃的區別，拿破侖思路富有創造力，而且直中要害，令人驚嘆不已。國民公會的特派員薩利希第和賈斯巴林，一致支持拿破侖的設想。據此擬定納新計劃。被立即送往巴黎，并很快獲得批準。拿破侖因此受命擔任攻城炮兵的副指揮。
其實，早在1個月以前。拿破侖就看到了小直布羅陀的價值，認為它是打開土倫的鑰匙。當時，他多次向卡爾托將軍建議，派出足夠的兵力奪占并固守小直布羅陀和克爾海角高地，以便在埃吉利耶特和巴拉去耶兩個海角邊上設置自己的炮壘。傲慢無知的卡爾托將軍并不懂得這樣做的重要意義。他以兵力不足為借口，僅僅派去了400人。結果，反而把機會讓給了敵人。幾天以后，聯軍4000人在克爾海角登陸，趕走了法國人。奪占了克爾海角和小直布羅陀堡。
歷史事例表明，戰場上具有重要戰役戰術意義的地理位置。對作戰雙方是毫無偏愛的。誰先認識到它的價值，誰先采取果斷行動奪取它。它就為誰服務，并成為另一方的巨大障礙。被卡爾托將軍忽略了的，聯軍卻給予了應有的重視。他們用了整整一個月的時間，把馬爾格雷夫堡變成了一個名副其實的“小直布羅陀”。1個月后，當攻城部隊的將軍們再次把目光轉向克爾海角時，形勢己截然不同了。由于卡爾托將軍的失誤，聯軍贏得了足夠的時間來加強自己的陣地，而法軍卻白白放過了一個不可多得的絕好機會。
也因為卡爾托將軍在情勢上的判斷失誤，使得國民公會對其失去了信心。1月上旬，多普將軍接替卡爾托的職務，擔任了土倫攻城部隊的司令，卡爾托被調往阿爾卑斯軍團。
多普將軍與其說是一個軍人，倒不如說是一個政客。他的到來，并沒有使指揮得到改善。1月11日，由于目睹直布羅陀當面的法軍不勝憤激，擅自向聯軍陣地發起攻擊，整個布留爾師都卷入了戰斗。為了掌握局勢，拿破侖被臨時授權指揮這場戰斗。他馬上進到前線，審時度勢，因勢利導，親自率領士兵突入聯軍陣地，在很短的時間里便控制了幾乎整個克爾海角，從背后接近了小直布羅陀。然而，就在這個勝利在望的關鍵時刻，遠離戰場的多普將軍，卻因身邊一名副官中彈身亡而突然命令法軍停止進攻。結果，聯軍乘機反撲，一次眼看到手的勝利被白白斷送了。對于這個愚蠢的決定，年輕的拿破侖怒不可遏，沖到多普將軍面前，指著他的鼻子，用普通士兵才會用的粗俗語言破口大罵。
這一事件發生以后，士兵中間滋長了強烈的不滿情緒，他們紛紛向巴黎來的特派員提出要求，懇請撤換指揮無能的司令官。而從巴黎來的特派員薩利希第是拿破侖的同鄉，在這場戰斗中拿破侖表現出色，差一點就能取得出色的勝利，更傾向于拿破侖，所以在給巴黎的去信中，也是對多普表現出不滿，并贊揚了拿破侖的英勇。
由于前線官兵的強烈要求，多普將軍終于被調往比利牛斯軍團去了。深受士兵愛戴的杜戈梅將軍，接受了攻城部隊司令職務。有意思的是，多普后來回憶拿破侖時，曾經贊賞地寫道：“我發現，他總是堅守在自己的工作崗位上，即使需要休息，也是裹著大氅，睡在地上。他從未離開過炮群。”當然這不排除是在拿破侖成為皇帝之后的拍馬屁。
杜戈梅將軍是一個已有40年軍齡的老軍人。革命開始之前，他是馬提尼克一個富有的開拓者。革命爆發的時候，作為一個愛國者，他參加了保衛圣皮埃爾城的戰斗，抗擊過英國人。后來，當皮埃蒙特入侵普羅旺斯時，他擔任了意大利軍團的一個旅長。杜戈梅將軍頑強、勇敢，為人正直，具有正確的軍事眼光。他熱愛自己的士兵，也贏得了士兵的擁護和愛戴。同時，杜戈梅對于拿破侖十分賞識。
1月下旬，正當法軍的進攻準備業已就緒的時候，發生了一件意料之外的事情。原來，不久以前，拿破侖率領士兵在小停泊場的北面秘密構筑了一個炮兵陣地。為了出其不意，攻其無備，突然猛烈地打擊敵人，拿破侖帶領士兵用橄欖樹枝對陣地進行了巧妙的偽裝。由于偽裝得十分巧妙，這個就在敵人眼皮底下的陣地，始終沒有被敵人發現。視察中，有人頭腦發熱，竟然擅自命令土兵開炮。他們不知道這樣做的結果將是使炮兵陣地徹底暴露，更沒有想到，因此而闖下了一場大禍。
第二天拂曉，土倫聯軍總司令奧哈臘將軍就已采取對策。他率領7000人向西北方向出擊，在圣安托萬要塞附近渡過勒拉斯河，接著占領了這座炮壘，拆除了所有大炮。敵人的這一行動破壞了法軍預定的進攻部署，并給西線法軍造成了極大的威脅。在這次戰斗中，拿破侖表現得十分鎮定。他一面沉著指揮炮兵，掩護部隊有秩序地退卻，阻止敵人向奧利烏勒方向推進;一面積極牽制敵人，掩護杜戈梅將軍迂回敵人翼側;另外，他還親自率領一支部隊沿著一條隱蔽的通道，插入敵人戰斗隊形中間，給敵軍造成很大的混亂。幾乎是上帝都在垂青這位年輕的炮兵軍官，混戰中，拿破侖還意外地活捉了聯軍指揮官奧哈臘將軍。
這時，法軍主力在杜戈梅將軍率領下迂回到了敵人右翼，并且直接威脅到敵人的退路。聯軍害怕被殲，紛紛潰退，逃回土倫要塞。法軍抓住這一有利時機，乘勝追擊，趁勢恢復了全部陣地。
這場戰斗聯軍的實力，也使得聯軍士氣大跌。法軍在戰斗中展現出的良好的策略性，讓聯軍覺得十分棘手。英國方面不斷地催促奧地利人出兵協助他們鎮守土倫，甚至還愿意用本國軍艦載奧地利士兵。可是由于德國的存在，奧地利人對于出兵充滿了遲疑。德軍南部方面軍在近日來在巴伐利亞活動頻繁，奧地利人不得不進一步推遲了他們本來就繞遠的軍事行動。而弗朗茨皇太子所承諾的5000援軍此時看起來是那么的遙不可及。
根據英國人的計算，聯軍要想長期守住土倫要塞，至少需要幾萬人的兵力。然而，這對于聯軍來說無論如何是不可能的。因為這個原因，本身聯軍方面的指揮官對這場戰役已經失去期待，而士氣也進一步不可控的下滑了。
