В Восточном секторе 54-й стрелковый полк был усилен за счет прибывших из Севастополя двух отрядов моряков и личного состава двух зенитно-артиллерийских дивизионов (с орудиями, приспособленными для стрельбы по наземным целям), снятых из Одессы. 29 августа с крейсера «Червона Украина» высадились 720 краснофлотцев – последний отряд черноморских добровольцев.

Утром 30 августа в Одессу морем прибыла первая партия маршевого пополнения, выделенного Ставкой для OOP, – 5 тыс. хорошо обученных, вооруженных и экипированных бойцов. Благодаря тому, что накануне была подавлена румынская батарея, обстреливавшая порт, высадка прибывших маршевых батальонов прошла без потерь, спокойно и быстро. Прямо с причалов пополнение было отправлено автомашинами на передовую: в Восточный сектор – 1500 бойцов, в Западный – 1500 и в Южный – 2000 (по тысяче бойцов для 25-й стрелковой и кавалерийской дивизий). На некоторых участках фронта прибытие пополнения уже в этот день оказало заметное влияние на ход военных действий.

Части Восточного сектора, при поддержке огня кораблей Черноморского флота, вели упорный бой на рубеже: 1 км севернее Вапнярка – высота 50,9 – агрокомбинат «Ильичевка» – северная окраина села Корсунцы. Севернее шоссейной дороги, ведущей из Одессы в Николаев, противник захватил высоту, которая клином врезалась в позиции наших войск, и установил там несколько артиллерийских орудий. Не выбив врага оттуда, трудно было бы удержать и соседние участки. Спешенные батальоны 5-го советского кавалерийского полка выбили врага с высоты 65,5, причем противник потерял в борьбе за высоту до 300 человек, 7 пулеметов и 4 орудия. Захватив на высоте батарею, советские бойцы обнаружили румынских артиллеристов прикованными к лафетам своих орудий! После этой локальной победы обескровленный 5-й советский кавполк отошел в резерв под Дальник, а его позиции занял «морской» полк Осипова.

По показаниям пленных, взятых 29 августа в Восточном секторе, в 13-й румынской пехотной дивизии был почти полностью уничтожен 89-й пехотный полк, было убито и ранено около половины личного состава 7-го полка, уничтожено или захвачено 12 орудий.

30 августа в Западном секторе в течение нескольких часов противник вел изнурительный артиллерийский обстрел позиций 95-й стрелковой дивизии, а в 11 часов румынские войска пошли в наступление, стремясь с северо-запада, со стороны хутора Важный, прорваться к Дальнику. Положение советской обороны улучшилось во второй половине дня, после того как из Одессы прибыло пополнение. На поддержку 95-й стрелковой дивизии командование Приморской армии направило бронепоезда «За Родину» и № 21. Наступление неприятеля было сорвано с большими для него потерями.

Но в полдень 30 августа румынские части овладели хутором Красный Переселенец, расположенным между Фрейденталем и Дальником. Контратакой частей Южного сектора, при поддержке авиации, враг был отброшен в исходное положение. Затем части вновь пополненной 3-й румынской пехотной дивизии возобновили атаки и к вечеру вышли к высоте, расположенному восточнее Красного Переселенца, где были остановлены 287-м стрелковым полком 25-й стрелковой дивизии. Полк, понесший в последние дни августа большие потери, был отведен в район Дальника для доукомплектования. Его сменил на передовой 5-й полк кавалерийской дивизии.

С утра 31 августа части Восточного сектора, усиленные маршевым пополнением, предприняли локальное наступление на участке между Большим Аджалыкским и Куяльницким лиманами. При поддержке артиллерии кораблей ЧФ они отбросили части 13-й и 15-й румынских пехотных дивизий, пытавшихся прорваться к Лузановке – предместью Одессы, отбили Ильичевку и южную часть Гильдендорфа. Хуже обстояло дело на рубеже между Куяльницким и Хаджибейским лиманами, где врагу вновь удалось потеснить советские подразделения.

Крейсер «Червона Украина», эсминцы «Сообразительный», «Беспощадный», «Бойкий», «Незаможник», канонерские лодки «Красная Грузия» и «Красная Армения» несколько раз в течение дня огнем корабельной артиллерии «обрабатывали» передний край противника, отражали вражеские атаки в Восточном секторе, сковывали батареи противника, обстреливавшие причалы порта и центр города.

В Южном секторе продолжалось наступление противника в направлении на село Дальник. К концу дня юго-западнее Дальника румынские войска прорвали оборудованный дополнительный рубеж и захватил село Ленинталь. Противник вклинился между 31-ми 287-м стрелковыми полками. Тут наметился вражеский клин – выступ, который части 25-й пехотной дивизии пытались ликвидировать безуспешными контратаками, предпринятыми 1 и 2 сентября. В последующие дни советское командование предпринимало титанические усилия для того, чтобы срезать Ленинтальский выступ. Сомкнуть их фланги на прежних позициях советским полкам никак не удавалось. В случае прорыва румынских частей к Сухому лиману левый фланг советской обороны оказался бы отрезанным… Ленинтальский выступ мог служить плацдармом для дальнейшего наступления румынских войск.

По приказу штаба Одесского оборонительного района областной военкомат провел в городе мобилизацию военнообязанных старших возрастов. С 21 по 30 августа на сборные пункты райвоенкоматов явилось около 20 тыс. человек. Поступило большое количество заявлений от невоеннообязанных, в том числе и женщин, с просьбой отправить их на фронт. Вскоре свыше 10 тыс. мобилизованных было направлено в части Приморской армии. Н.И. Крылов вспоминал: «В штарме малолюдно: все, без кого можно обойтись, – в войсках. На передовой и весь политотдел». За период боев Приморская армия потеряла около 20 тыс. человек только ранеными.

Тем временем в Одессу продолжало прибывать маршевое пополнение: 31 августа корабли ЧФ доставили еще 3040 человек. С 30 августа по 2 сентября в Одесском порту высадилось девять маршевых батальонов – 10 тыс. бойцов. За неделю, с 5 по 12 сентября, получено было еще 15 батальонов. Общая численность пополнения, прибывшего с Большой земли за две недели, составила 25 350 человек. Такое пополнение позволило на некоторое время приблизить состав основных боевых частей к штатным нормам и даже создать небольшие резервы. В первых маршевых батальонах бойцы были, что называется, отборные, но в следующих эшелонах стали попадаться люди совсем не обученные военному делу. А новые роты обычно в тот же день попадали на передовую. В полках оказались люди, никогда не державшие в руках винтовки. Через некоторое время таких солдат по пути к фронту, на привалах, учили, как держать винтовку, как заряжать, как целиться и производить выстрел.

В то же время нехватка командного состава снижала боеспособность войск. За один месяц 95-я стрелковая дивизия потеряла три штатных состава командиров взводов и рот. Некомплект командиров имели и все штабы. К середине сентября в дивизиях недоставало почти половины командного состава. Командование Приморской армии решило создать местные десятидневные ускоренные курсы младшего командного состава. Курсы дали частям 310 новых командиров взводов. Всего в Одессе было произведено в младшие лейтенанты около 700 красноармейцев и краснофлотцев.

Командование ЧФ просило OOP и Приморскую армию прислать в Севастополь, для использования в обороне Перекопа 100 грузовиков и 100 минометов «одесского производства». Одесса смогла отправить в Крым 70 боевых машин и 50 минометов.