В соответствии с этим 6 августа был сформирован Отряд кораблей северо-западного района (переведенный с Балтики бывший командующий эскадрой КБФ контр-адмирал Д. Д. Вдовиченко) в составе минных заградителей «Коминтерн» (бывший крейсер) и «Лукомский», старых эсминцев «Шаумян» и «Незаможник», трех канонерских лодок-«эльпидифоров», 2-й бригады торпедных катеров, 5-го дивизиона тральщиков, а также отряда и звена сторожевых катеров. Отряд должен был оборонять Одессу с морского направления, поддерживать приморские фланги и обеспечивать благоприятный оперативный режим в зоне ответственности Одесской ВМБ. Поскольку надежно прикрыть с воздуха отряд в районе Одессы было затруднительно, в него включили только старые корабли, возможная потеря которых стала бы для флота менее болезненной. Оборотной стороной стала неспособность отряда решать возложенные на него задачи в полном объеме, тем более что далеко не все указанные в приказе силы прибыли в Одессу в действительности. Поэтому с 19 августа пришлось привлекать корабли эскадры ЧФ – крейсера «Красный Кавказ», «Красный Крым», «Червона Украина», лидер «Ташкент», эсминцы и вспомогательный крейсер «Микоян».

Общая численность войск в районе Одессы к началу боев составляла 34,5 тыс. человек, а к окончанию эвакуации (16 октября) выросла до 86 тыс. На Одессу наступала 4-я румынская армия. Изначально она, имея свыше 160 тыс. человек, численно превосходила защитников города почти в пять раз. Постепенно это соотношение снизилось примерно до 3:1, но все равно превосходство оставалось подавляющим. Неудивительно, что при всех проблемах румын с тактикой и боевым духом, кольцо вокруг Одессы постепенно сжималось. 13 августа противник вышел к морю у Сычавки, перерезав сообщение с Одессой по суше. Но в целом наступление развивалось темпами, не удовлетворявшими противника. Антонеску, ранее по политическим соображениям отказывавшийся от участия немецких войск в осаде Одессы, теперь запросил помощь. 23 августа ему была выделена артиллерия (два дивизиона береговой артиллерии – 36 французских 155-мм пушек, дивизион чешских тяжелых полевых гаубиц, батарея дальнобойных 105-мм пушек K18), а также два саперных батальона и 6-я рота диверсионного полка «Бранденбург». При немецкой артподдержке румыны в восточном секторе дошли до 180-мм батареи БС-412 – важнейшего опорного пункта. Утром 25 августа батарея была взорвана и оставлена защитниками.

В эти дни наглядно проявились ограниченные возможности корабельной артиллерии Черноморского флота. Несколько дней корабли, включая крейсер «Красный Крым», обстреливали наступающего противника, в т. ч. и вблизи берега, но потерю 412-й батареи предотвратить не смогли. По отчету эскадры, она для поддержки ООР провела за весь период обороны 138 стрельб, израсходовав 8013 снарядов (120 – 180-мм, 4951 – 130-мм, 2885 – 102-мм, 79 – 76-мм и 78 – 45-мм). Но около 65 % стрельб было проведено по площадям – резкий контраст по сравнению с береговой артиллерией.

Противник значительно продвинулся в направлении порта, и уже вечером 25 августа порт был впервые обстрелян. 28 августа прямое попадание получил эсминец «Фрунзе». 31 августа румыны заняли Фонтанку, откуда был виден порт, т. е. появилась возможность корректировать огонь. К вечеру, подтянув артиллерию, противник начал пристрелку. Кораблям в гавани пришлось прятаться за высокими зданиями. Транспорты теперь могли входить и выходить только по ночам. В сентябре повреждения получили эсминцы «Шаумян», «Бодрый», тральщики «Райкомвод», «Пионер», транспорты «Чичерин», «Абхазия», «Грузия», учебный корабль «Днепр» и ряд более мелких единиц. На случай, если портом вообще будет невозможно пользоваться, были построены временные причалы южнее, у Аркадии.

В связи с обострением обстановки Октябрьский под давлением Н. Г. Кузнецова 22 августа принял решение об использовании на Одесском направлении основных сил ВВС ЧФ, прекратив налеты на объекты в Румынии. На следующий день под Одессой был оборудован командный пункт заместителя командующего ВВС ЧФ, и с 24-го числа началась активная поддержка. Бомбардировочная авиация делала вылеты в район Одессы с аэродромов Крыма и даже Кавказа, что существенно снижало эффективность ее использования. С 20 августа по 15 сентября ВВС ЧФ совершили 1647 боевых вылетов для поддержки ООР, включая истребители, базировавшиеся в городе. Для сравнения, 69-й истребительный авиаполк за тот же период сделал 3781 боевой вылет при наличии от 20 до 40 самолетов в боевом составе. Всего для поддержки ООР флотская авиация сделала 3309 самолето-вылетов, в т. ч. 933 бомбардировщиками и 2376 истребителями.

С огромным напряжением действовала зенитная артиллерия флота в Одессе. В отдельные дни нахождение в готовности № 1 доходило до 17 часов в сутки при расходе до 78 выстрелов на ствол. Из-за активного противодействия истребителей и зенитной артиллерии противник был вынужден отказаться от массированных дневных налетов на город и перенести основные усилия на темное время суток.

Григорьевский десант

В сентябре обстановка на фронте ООР продолжала ухудшаться. 15 сентября противник на юго-западном направлении продвинулся настолько, что теперь и отсюда мог обстреливать порт. В сфере огня оказались также новый порт в Аркадии и аэродромы. Положение могло исправить только контрнаступление. Еще 14 сентября Октябрьский на основании директивы Ставки поставил эскадре и ООР задачу высадить десант у Григорьевки, чтобы отодвинуть батареи противника от порта. Десант планировался на 16 сентября. В ночь на 16-е в районе Херсонесского маяка с личным составом 3-го полка моряков было проведено учение по высадке. Оно выявило столько недостатков, что высадку перенесли на 21 сентября. Все оставшееся время проводились интенсивные тренировки. Десант был составной частью плана контрудара Приморской армии. Основной удар наносился в северо-восточном направлении силами свежеприбывшей 157-й сд, а в тылу противника, у Григорьевки, высаживался 3-й полк моряков – 1900 человек. Это был первый морской десант на Черном море. Подготовка документации затянулась до самого последнего дня, что создало серьезные проблемы, так как часть командиров не успела ознакомиться с планом. Десанту были поставлены следующие задачи: высадившись в темное время суток, наступать в западном и северо-западном направлениях и к рассвету овладеть районом Чебанка – Старая и Новая Дофиновка; не допустить отход отрезанного противника от линии фронта к Новой Дофиновке; минометно-пулеметным огнем через Аджалыкский лиман поддержать наступление 421-й и 157-й дивизий; закрепиться на достигнутом рубеже. Десантный отряд составили крейсера «Красный Кавказ», «Красный Крым», эсминцы «Бойкий», «Безупречный», «Фрунзе». Эти же корабли должны были оказать артподдержку десанту. В Одессе был сформирован отряд высадочных средств (канлодка «Красная Грузия», 10 малых охотников, 12 катеров КМ, 10 баркасов и один буксир), который был должен перевезти десантников с боевых кораблей на берег. Поддержку и прикрытие с воздуха обеспечивали 69-й авиаполк и самолеты 63-й авиабригады ВВС ЧФ. Общее руководство операцией флота было возложено на командующего эскадрой Л. А. Владимирского. Ему подчинялись командир десанта капитан К. М. Корень и командир 63-й авиабригады, но не 69-й авиаполк. Командиром высадки стал контр-адмирал С. Г. Горшков. Для нарушения связи и управления противника северо-западнее Григорьевки была запланирована выброска воздушного десанта (23 человека во главе со старшиной А. Кузнецовым).