增派了3個岸炮營、一個高炮團和海軍航空兵大隊一個，此外還派來了巡洋艦一艘、驅逐艦兩艘。

當時陸上的形勢是：8月16日，德軍第11集團軍已經抵達了尼古拉耶夫城下（這是當時黑海艦隊僅有的兩個技術器材齊備的基地之一。另一個就是主基地塞瓦斯托波爾），也就是說在陸上濱海集團軍不可能獲得任何增援了。

好在8月上旬。敖德薩的城防工作就轟轟烈烈地開展了，在較短的時間內建成了三道防線。第一道為前沿防線。距離城市30到35公里，從阿賈雷克灣一直到德涅斯特灣，全長120公里。第二道防線為基本防線，距離城市20到15公里，從切班卡附近開始到蘇霍伊灣，全長80公里。第三道為後方防線，距離城市6到10公里，在城內防禦地帶還修建了250個街壘。

根據戰場上的具體情況變化以及加強統一指揮的需要，8月13日，濱海集團軍將整個城市分為三個扇形防禦區域。即南部扇形防禦區（從敖德薩西南海岸至敖德薩、瓦卡爾扎內、謝克列塔夫卡一線），防禦由第25夏伯陽步兵師的兩個團以及其配屬分隊擔任；西部扇形防禦區（從分界線至哈吉別伊斯基灣），防禦由第95步兵師擔任。東部扇形防禦區（從分界線到敖德薩以東海岸），防禦由夏伯陽師的54團、第一海軍陸戰隊團、內務人民委員會第26團、第163預備團的一個營等組成（後來這些部隊統一編成為第421步兵師）。

而海軍也專門成立了西北區艦艇特別編隊提供炮火支援。最初擁有巡洋艦一艘、驅逐艦兩艘、炮艦4艘、掃雷艇6艘、佈雷艦2艘以及一個魚雷艇支隊和一個護衛艇隊；岸防部隊由岸防炮兵獨立第42和第44營，裝備岸炮54門（45到203毫米，主要有9門130毫米、3門152毫米、3門180毫米和11門203毫米火炮）；高炮部隊擁有高炮20門；海軍航空兵部隊飛機40架，另有濱海集團軍空軍20架飛機提供空中支援。

而敵人有多少呢？德軍並不多，僅有一個步兵團、四個工兵營、以及各種炮兵營3個，航空群一個。羅馬尼亞則是集中第4集團軍主力14個師和三個騎兵旅。

此外，實事求是的說，敖德薩基地的後勤儲備還是很充足的。比如給養足夠6個月使用，步槍子彈50個基數、各種炮彈十個基數、汽油6個月的用量。

當保衛戰正式打響後，為了加強海上支援力量，紅旗黑海艦隊又陸續抽調了馬拉號戰列艦、紅色羅斯托夫號輕巡洋艦、紅色盧甘斯克號輕巡洋艦以及另外8艘驅逐艦參戰。在支援火力上還是相當強大的。

而當時紅軍存在的主要問題是指揮不暢，存在兩個指揮部：一個是隸屬於烏克蘭方面軍的獨立濱海集團軍指揮部（司令員為索弗羅諾夫陸軍中將），另一個是隸屬於黑海艦隊的敖德薩海軍基地指揮部（司令員為茹科夫海軍少將）。說白了就是陸軍和海軍之間的那點破事，但這點破事對作戰指揮產生了極其不利的影響。直到李曉峰實在看不下去這種狗屁倒灶的內鬥，親自幹預成立了敖德薩防區，任命茹科夫海軍少將為防區司令才解決了問題。

8月13日，敵軍開始逼近城市。18日，羅馬尼亞軍隊集中三個步兵師和一個坦克旅沿著拉茲傑利納亞—敖德薩鐵路線進行突擊，步兵第95師堅決抵抗。多次打退了敵人的進攻。

戰鬥中，該師所屬的161團榮立戰功，其中三營營長佈列烏斯中尉獲得“蘇聯英雄”稱號。不過儘管紅軍英勇的抵抗，但終究是寡不敵眾，讓羅馬尼亞人突破了南部防禦區的部分地段，並迫使東部防禦區部隊後撤了數公里。

19日凌晨1時34分，羅馬尼亞海軍魚雷艇lul與nmsvijelia試圖偷襲港內的紅軍艦艇，但是被岸防部隊的雷達發現，在雷達的精確引導下。火力全開的港內紅軍艦艇將兩艘不自量力的魚雷艇轟成了渣渣。

眼看水面偷襲不管用，羅馬尼亞海軍又派出了海豚號潛艇。從20日開始不斷在敖德薩附近海面徘徊，雖然沒能突破敖德薩的防潛網。但是卻向德國空軍和羅馬尼亞空軍提供了一定的資訊。在它的指引下，兩國空軍轟炸了敖德薩，不過效果不大，僅僅摧毀了部分小型運輸艦。

8月20日，因為初戰暴露出了大量的指揮協調上的問題，在李曉峰的干預下，成立了敖德薩防區。隨著防禦區的成立，以及紅軍適時的收縮，當戰鬥在敖德薩郊區附近爆發的時候，羅馬尼亞人付出了慘重的代價，參與進攻的第一梯隊損失慘重，喪失了一半以上的有生力量。

還是8月2