進攻土倫的作戰計劃早已基本確定。當時，會議認爲：鑑於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於東線，而應將主要進攻方向選擇在敵人防禦薄弱的西線，即從奧利烏勒方向進擊，從西面奪佔土倫。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，奪佔法朗山地、法朗炮臺、魯日炮臺、勃蘭炮臺和聖卡特林炮臺，粉碎敵人的外圍防線;爾後，前出到土倫要塞附近，挖掘塹壕，構築工事，待條件成熟後，伺機攻佔土倫。
對此，拿破崙很不贊同，於是提出一個完全相反的作戰方案。他認爲，上述計劃實際上很難行得通。這是因爲：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禦的時間;第三，正面進攻即使得手，也很容易迫使敵人燒燬倉庫、炸燬船塢、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，對於迫使敵人投降和保全整個城市，顯然都是不利的。
既然如此，那麼，奪取土倫的最好辦法又是什麼呢?拿破崙提出，應該首先集中主要兵力，攻佔港灣西岸的馬爾格雷夫壘（英國人稱爲小直布羅陀），奪取克爾海角，然後，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繫，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，也可以迅速攻佔土倫。拿破崙還進一步提出：爲了有效地封鎖大、小停泊場，使英國艦隊無法立足，法軍攻佔小直布羅陀和克爾海角之後，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，並且應分別配置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，拿破崙思路富有創造力，而且直中要害，令人驚歎不已。國民公會的特派員薩利希第和賈斯巴林，一致支持拿破崙的設想。據此擬定納新計劃，被立即送往巴黎，並很快獲得批准。拿破崙因此受命擔任攻城炮兵的副指揮。
其實，早在1個月以前，拿破崙就看到了小直布羅陀的價值，認爲它是打開土倫的鑰匙。當時，他多次向卡爾託將軍建議，派出足夠的兵力奪佔並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。傲慢無知的卡爾託將軍並不懂得這樣做的重要意義。他以兵力不足爲藉口，僅僅派去了400人。結果，反而把機會讓給了敵人。幾天以後，聯軍4000人在克爾海角登陸，趕走了法國人，奪佔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，誰先採取果斷行動奪取它，它就爲誰服務，併成爲另一方的巨大障礙。被卡爾託將軍忽略了的，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個月後，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。由於卡爾託將軍的失誤，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。
也因爲卡爾託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，多普將軍接替卡爾託的職務，擔任了土倫攻城部隊的司令，卡爾託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，並沒有使指揮得到改善。1月11日，由於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，整個布留爾師都捲入了戰鬥。爲了掌握局勢，拿破崙被臨時授權指揮這場戰鬥。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，在很短的時間裡便控制了幾乎整個克爾海角，從背後接近了小直布羅陀。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。對於這個愚蠢的決定，年輕的拿破崙怒不可遏，衝到多普將軍面前，指着他的鼻子，用普通士兵纔會用的粗俗語言破口大罵。
這一事件發生以後，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崙的同鄉，在這場戰鬥中拿破崙表現出色，差一點就能取得出色的勝利，更傾向於拿破崙，所以在給巴黎的去信中，也是對多普表現出不滿，並讚揚了拿破崙的英勇。
由於前線官兵的強烈要求，多普將軍終於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，多普後來回憶拿破崙時，曾經讚賞地寫道：“我發現，他總是堅守在自己的工作崗位上，即使需要休息，也是裹着大氅，睡在地上。他從未離開過炮羣。”當然這不排除是在拿破崙成爲皇帝之後的拍馬屁。
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，作爲一個愛國者，他參加了保衛聖皮埃爾城的戰鬥，抗擊過英國人。後來，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，爲人正直，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，杜戈梅對於拿破崙十分賞識。
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，拿破崙率領士兵在小停泊場的北面秘密構築了一個炮兵陣地。爲了出其不意，攻其無備，突然猛烈地打擊敵人，拿破崙帶領士兵用橄欖樹枝對陣地進行了巧妙的僞裝。由於僞裝得十分巧妙，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採取對策。他率領7000人向西北方向出擊，在聖安託萬要塞附近渡過勒拉斯河，接着佔領了這座炮壘，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，並給西線法軍造成了極大的威脅。在這次戰鬥中，拿破崙表現得十分鎮定。他一面沉着指揮炮兵，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，掩護杜戈梅將軍迂迴敵人翼側;另外，他還親自率領一支部隊沿着一條隱蔽的通道，插入敵人戰鬥隊形中間，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，拿破崙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迴到了敵人右翼，並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。
這場戰鬥聯軍的實力，也使得聯軍士氣大跌。法軍在戰鬥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，甚至還願意用本國軍艦載奧地利士兵。可是由於德國的存在，奧地利人對於出兵充滿了遲疑。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麼的遙不可及。
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，這對於聯軍來說無論如何是不可能的。因爲這個原因，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。