16 июня отдохнувшая и пополненная в Гамбуте 4-я бронетанковая бригада, численность которой Ритчи довел до 100 танков, двинулась к Сиди-Резег. Но дорога оказалась блокированной противотанковым заслоном германской 21-й дивизии, основные части которой в это время атаковали Сиди-Резег, обороняемый 1-м батальоном 6-го Раджпутанского стрелкового полка 20-й индийской бригады. Сиди-Резег к вечеру 16 июня пал, но Эль-Адем упорно сопротивлялся. Роммель не разрешил использовать против Эль-Адема танки, и во второй половине дня после довольно бурного разговора с командиром 90-й дивизии полковником Марксом согласился прекратить атаки. Днем немцы перехватили разговор по радио между командиром 7-й бронетанковой дивизии генералом Мессерви и командиром 29-й индийской бригады Рейдом; они договаривались о возможном прорыве гарнизона Эль-Адема. Этот гарнизон действительно прорвался в ночь с 16 на 17 июня, и с этого момента оборона Тобрука утратила свое значение. 17 июня Роммель сосредоточил Африканский корпус и дивизию «Ариете» с целью разбить 4-ю бронетанковую бригаду и открыть путь на Гамбут. Во второй половине дня юго-восточнее Сиди-Резег произошел танковый бой, в котором 4-я английская бронетанковая бригада потеряла половину своего состава и откатилась далеко на юг. 18 июня она была уже в Египте. Роммель лично возглавил Африканский корпус, и вскоре после полуночи с 17 на 18 июня 21-я дивизия перерезала шоссе Виа-Бальбиа около Гамбута. Все английские войска, располагавшиеся в этом районе, бежали на восток. Немцы захватили огромное количество бензина и продовольствия и много автомашин.
20-я индийская бригада все еще находилась в Бельхамеде, и ее можно было отвести в Тобрук для подкрепления 11-й индийской бригады. Но Ритчи приказал 20-й индийской бригаде прорываться к границе; утром 18 июня она столкнулась с Африканским корпусом и была почти полностью уничтожена.
К вечеру 18 июня Тобрук был полностью окружен с запада 21-м итальянским корпусом, с юга – 10-м итальянским корпусом, а с юго-востока и востока – дивизией «Триесте» и немецкими разведотрядами. Африканский корпус и дивизия «Ариете» находились в районе Гамбута, и Роммель решил перебросить их к Тобруку только в ночь накануне штурма. Приказ был отдан 18 июня; решение, которое в нем излагалось, было сравнительно простым. В 5 час. 20 мин. 20 июня пикирующие бомбардировщики и артиллерия должны были сосредоточить свой удар по участку 11-й бригады. Пехотные части 15-й танковой дивизии под командованием полковника Эрвина Менни должны были проникнуть через проходы, проделанные саперами в минных полях в течение предшествующей ночи, а затем прорвать на узком фронте линию долговременных оборонительных сооружений за противотанковым рвом, в районе, обороняемом 2-м батальоном 5-го Махратского полка. Саперы должны были навести мосты для танков через ров, а танкам через созданную брешь предстояло ворваться в крепость. Главнокомандующий Юга фельдмаршал Альберт Кессельринг обещал оказать максимальную поддержку с воздуха, использовав самолеты из Италии. Вся артиллерия германской танковой армии заняла позиции на высотах к востоку от Эль-Адема, где немцы нашли нетронутыми свои склады артиллерийских боеприпасов, которые они создали еще в ноябре 1941 года. На этот раз Тобрук обороняли 2-я южноафриканская дивизия (4-я и 6-я пехотные бригады), 11-я индийская бригада, 201-я британская гвардейская бригада (в резерве на кряже Пиластрино) и 32-я армейская танковая бригада (52 «матильды» и «валентайна»). Танки располагались главным образом в районе Кингз-Кросс и Пиластрино. Имелось также три полка легкой полевой и два полка среднекалиберной артиллерии, а кроме того, 70 противотанковых пушек, распределенных между разными частями. Начальником гарнизона крепости был, командир 2-й южноафриканской дивизии генерал-майор Хендрик Клоппер.
Тем временем 19 июня германская 90-я легкопехотная дивизия продвинулась на восток и обнаружила, что противник оставил Бардию. Стало ясно, что англичане не собираются деблокировать Тобрук. В тот вечер Африканский корпус выступил из Гамбута к Тобруку. Ночью все было готово к штурму крепости.