После этого, наступая в направлении Темрюка, румынский кавалерийский корпус, поддержанный артиллерией и авиацией, прорвал фронт в районе хутора Красный Октябрь под Темрюком и начал развивать наступление на станицу Курчанскую. Учитывая сложившуюся обстановку, штаб Азовской флотилии для усиления подразделений, защищавших Темрюк, сформировал из личного состава сторожевых кораблей и катеров особый батальон морской пехоты в количестве 500 чел. во главе с командиром батальона майором Ц. Л. Куниковым, который был немедленно выдвинут к станице Курчанской. Получив подкрепление, морская пехота при активной огневой поддержке орудий 40-го артиллерийского дивизиона и канонерских лодок до вечера следующего дня удерживала позицию передового рубежа, а затем под прикрытием огня корабельной артиллерии отошла на второй рубеж обороны.

Противник с рассветом возобновил наступление на Темрюк. После упорного боя за господствующую высоту части морской пехоты отошли на рубеж обороны, проходивший по восточной окраине города. Особенно упорные бои развернулись под Темрюком 23 августа. В течение дня противник предпринял восемь атак, но всякий раз отходил с большими потерями, которые составили только убитыми 1500 солдат и офицеров. В этих боях особенно отличились 144-й отдельный батальон морской пехоты под командованием капитан-лейтенанта А. И. Вострикова, 305-й отдельный батальон морской пехоты ст. лейтенанта П. И. Желудько и особый батальон морской пехоты майора Ц. Л. Куникова. Но силы были слишком неравны. К тому же морские пехотинцы лишились артиллерийской поддержки канонерских лодок, которые израсходовали весь боезапас. Вечером 23 августа по приказу командования защитники Темрюкской военно-морской базы оставили город и отошли на Таманский полуостров.

Военный совет Северо-Кавказского фронта высоко оценил стойкость и мужество защитников Темрюка. Командующий фронтом Маршал Советского Союза С. М. Буденный в дни героической обороны послал командующему флотилией телеграмму следующего содержания: «Объявите всему личному составу, что оборона Темрюка войдет в историю Отечественной войны. За героизмом, проявленным личным составом, следит вся страна, как в свое время она следила за героями Севастополя».

Днем и ночью шли ожесточенные бои на новороссийском направлении. Командующий 47-й армии перебросил с Черноморского побережья в район Крымской 2-ю морскую стрелковую бригаду. Советские войска мужественно и стойко отражали атаки противника, но в конце дня были вынуждены оставить Абинскую и Крымскую.

Создалась угроза прорыва противника к Новороссийску через перевалы. В связи с этим по решению командующего флотилией из личного состава тыловых частей, экипажа, плавсредств флотилии и Новороссийской военно-морской базы были сформированы отряды морской пехоты общей численностью около 1000 чел. и направлены на перевалы Бабича, Кабардинский, Волчьи Ворота и на дорогу Абрау-Дюрсо — Волчьи Ворота, где в тот период не было частей 47-й армии.

Первоначально морская пехота сражалась в составе отдельных батальонов и отрядов, которые затем были объединены в бригады. Так, из моряков Азовской флотилии, Керченской и Новороссийской военно-морских баз, а также из личного состава других частей и кораблей Черноморского флота 25 августа 1942 г. была сформирована 1-я бригада морской пехоты, занявшая оборону на неберджаевском направлении. После отхода из Темрюка частей Азовской флотилии на Таманский п-ов, командование Керченской ВМБ укрепило оборону полуострова, создав три боевых участка: северный, южный и восточный. Из 144-го и 305-го батальонов морской пехоты, отошедших в станицу Старотитаровскую, был сформирован один 144-й батальон морской пехоты, занявший оборону на участке Пересыпь, Варениковская, колхоз «Красная Стрелка». Монитор «Железняков» поддерживал его своим артиллерийским огнем. Спустя три дня 144-й батальон и 40-й артиллерийский дивизион флотилии по указанию командующего Новороссийским оборонительным районом были переброшены с Таманского п-ова в район Анапы.

29 августа противник, произведя перегруппировку своих войск и перебросив с туапсинского направления в район станицы Крымской 125-ю пехотную дивизию 57-го танкового корпуса, вновь перешел в наступление. На этот раз он решил прорваться к Новороссийску в обход с северо-запада через станицу Натухаевскую силами 125-й, через станицу Верхне-Баканскую — 73-й, а с севера — силами 9-й пехотных дивизий. Все атаки 9-й дивизии противника стойко отражали морские пехотинцы 1-й бригады морской пехоты. 125-й немецкой пехотной дивизии ценой больших потерь удалось потеснить 2-ю морскую стрелковую бригаду и захватить станицу Красно-Медведовская.

В ночь на 2 сентября войска 46-й немецкой пехотной и 3-й румынской горной дивизий 11-й немецкой армии начали форсирование Керченского пролива. Высадка производилась в районе мыса Ахиллеон, Кучугуры и на косу Тузла, в то время, когда часть сил Керченской военно-морской базы уже была передислоцирована под Новороссийск. Защитники Таманского п-ова, в т. ч. морская пехота, оказывали упорное сопротивление противнику, проявляя чудеса героизма, самоотверженности и отваги. На северном боевом участке береговая артиллерия вела тяжелый бой с наседавшими немецкими частями. Израсходовав весь боезапас, моряки взорвали орудия и отошли в район, предназначенный для эвакуации.

Стойко оборонялись морские пехотинцы восточного участка. Исчерпав все боевые возможности, они отошли в район озера Соленое, где был создан последний рубеж для прикрытия эвакуации морем защитников Таманского п-ова в Новороссийск. Руководство эвакуацией частей Керченской ВМБ было возложено на контр-адмирала С. Г. Горшкова. Для перевозки войск были использованы сейнеры, торпедные и сторожевые катера, тральщики и сторожевые корабли. Последним покинул Таманский п-ов 305-й отдельный батальон морской пехоты, прикрывавший эвакуацию. Всего за 2–5 сентября в Новороссийск и Геленджик было вывезено 5516 чел. с личным оружием и боеприпасами и 544 чел. Анапского укрепленного района. Из эвакуированного личного состава было сформировано четыре батальона морской пехоты, которые вошли в состав Новороссийского оборонительного района.

8 сентября 1942 г. флотилия была расформирована, а ее корабли и части вошли в состав Новороссийской и Керченской ВМБ.

3 февраля 1943 г. Азовская военная флотилия была сформирована вновь. В ее состав были включены 384-й и 369-й отдельные батальоны морской пехоты.

Одной из основных задач флотилии являлась высадка морских десантов для поддержки частей Советской Армии.

Десанты Азовской военной флотилии, высаженные в апреле — сентябре 1943 г. с целью содействия приморским флангам Южного и Северо-Кавказского фронтов, сыграли важную роль в освобождении Северного побережья Азовского моря и Таманского п-ова.

Осуществленные в одном оперативном периоде и в одном районе военных действий морские десанты имели ряд характерных черт. Высадка десантов производилась исключительно с малых боевых кораблей из-за отсутствия в составе флотилии специальных десантно-высадочных средств. В составе десантов высаживались одни и те же батальоны морской пехоты, что способствовало совершенствованию навыков личного состава, и в известной степени, компенсировало недостаточное количество времени, выделяемого на подготовку. Десанты высаживались в условиях использования противником значительных морских сил, главным образом быстроходных десантных барж, но при господстве в районе высадки авиации Черноморского флота, а также Южного и Северо-Кавказского фронтов. Следует отметить, что противник создал противодесантную оборону побережья, основными узлами сопротивления которой являлись порты Таганрог, Мариуполь, Осипенко, Темрюк, Геническ и ряд крупных прибрежных населенных пунктов.