В результате напряженных, непрерывных боев в течение ряда дней войска Одесского гарнизона понесли значительные потери в людях и материальной части. Обстановка требовала принятия срочных мер по укреплению обороны города. Прежде всего необходимо было доукомплектовать обороняющиеся части Приморской армии, снабдив их вооружением и боеприпасами.

Несмотря на то что ожесточенные бои с противником происходили уже на ближних подступах к городу, руководство обороной по-прежнему оставалось разрозненным. Командующий Приморской армией продолжал руководить сухопутными войсками, командир Одесской военно-морской базы стоял во главе флота, действующего в северо-западной части Черного моря, советские и партийные организации осуществляли управление городом. Требовалось объединить руководство обороной в одних руках. 19 августа последовала директива Ставки Верховного Главнокомандования (№ 001066), на основе которой был создан Одесский оборонительный район (OOP) во глазе с контр-адмиралом Г. В. Жуковым, подчинявшимся непосредственно командующему Черноморским флотом. В руках командующего Одесским оборонительным районом была сосредоточена вся полнота власти, он распоряжался всеми силами и средствами Приморской армии, морской базы и города. Заместителем командующего был утвержден командующий Приморской армией генерал-лейтенант Г. П. Софронов. Командир Одесской военно-морской базы контр-адмирал Кулишев и командующий воздушными силами комбриг Катров были назначены помощниками командующего. Для быстрого решения всех вопросов, связанных с участием в обороне гражданских организаций, в состав Военного Совета Одесского оборонительного района был введен секретарь Одесского обкома ВКП(б) А. Г. Колыбанов. Такая организация командования способствовала укреплению дисциплины и порядка, она позволяла в кратчайший срок мобилизовать наличные ресурсы сил и материально-технических средств с тем, чтобы наиболее эффективно использовать их для нужд обороны.

Войскам Одесского оборонительного района директивой Ставки были поставлены следующие задачи:

В соответствии с этими указаниями Ставки и создавшейся на фронте обстановкой решение командования Одесского оборонительного района было таково:

Восточному сектору, продолжая выполнение прежней задачи, оборонять рубеж: Григорьевна, высота 55,1, Ильинка, Чеботаревка.

Западному сектору (95-я стрелковая дивизия с приданным бронепоездом № 1) к 8.00 20 августа отойти и занять для обороны рубеж: Палиово, Выгода, хутор Петровский.

Южному сектору (25-я стрелковая дивизия) к 8.00 20 августа также отойти и занять для обороны рубеж: Карсталь, Маяки, Каролино-Бугаз.

Для обеспечения планомерного отхода частей 25-й стрелковой дивизии, втянувшихся в ожесточенные бои с наседавшим на них противником, армейский резерв — 1-я кавалерийская дивизия — выдвигалась к 2.00 20 августа в район Карстали. Заняв там оборону, кавалеристы должны были принять на себя отходящие части 25-й стрелковой дивизии. С отходом последних на указанный им рубеж кавалерийская дивизия вновь сосредоточивалась в армейском резерве в районе поселка Застава, населенных пунктов Дальник и Татарка.

Аналогичная задача была поставлена батальону ВНОС, который должен был к 2.00 20 августа занять для обороны район Карсталь, высота 94,2, а с отходом частей 25-й стрелковой дивизии на новый рубеж поступить в армейский резерв, сосредоточившись в районе совхоза Ульяновка.

Ввиду того что армейский резерв был израсходован, восточному сектору приказывалось выделить в резерв командующего армией 1-й морской полк, который к 7.00 20 августа сосредоточить в район поселка Застава.

Одновременно с этим командование Одесского оборонительного района требовало ускорить строительство оборонительных сооружений на ближних подступах к Одессе и в первую очередь на рубеже главной обороны, причем были даны указания вместо противотанковых рвов производить в дальнейшем постройку надолбов, оплетенных гладкой проволокой. Это позволяло в более короткие сроки изготовить противотанковые и вместе с тем противопехотные препятствия.

Несмотря на огромные потери, понесенные противником в боях под Одессой, его атаки продолжались. Однако первоначальный план противника, предусматривавший «молниеносный» захват Одессы и высвобождение румынской армии для действий в восточном направлении и в Крыму, провалился. Немецкое командование, недовольное действиями 4-й румынской армии, приказало румынам во что бы то ни стало захватить Одессу. Во второй половине августа на фронт для непосредственного руководства войсками прибыл Антонеску. Он собрал в Выгоде совещание офицеров и в категорической форме потребовал от них «любыми силами и средствами овладеть Одессой к 3 сентября».

Бои в восточном секторе обороны

Ожесточенные бои в восточном секторе обороны продолжались. Бросив в бой 15-ю и 13-ю пехотные дивизии, противник сутра 19 августа, после продолжительной артиллерийской и минометной подготовки, перешел в наступление в общем направлении на Новую Дофиновку. Немецко-румынские войска стремились выйти к берегу моря непосредственно восточнее Одессы, чтобы огнем артиллерии с суши отрезать морской путь, разрушить сооружения порта, воздействовать на город и нанести удар во фланг частям западного сектора.

Противнику удалось занять населенный пункт Шицли и продвинуться далее в юго-западном направлении. Вводом наших частных резервов (батальон войск НКВД и отдельный батальон связи) положение было восстановлено. Однако после ряда настойчивых и беспрерывных атак в восточном секторе противник ценою больших потерь к 25 августа оттеснил наши части на линию: молочная ферма ДОПРа, совхоз Ильичевка, Корсунцы, Соляная мельница, высота 77,9, хутор Черевичный.

В связи с этим командование Одесского оборонительного района приняло решение в ночь с 24 на 25 августа отвести правофланговые части восточного сектора на линию совхоза им. Ворошилова, Александровки, прикрыв отход огнем береговой батареи, расположенной в Чебанке. После того, как наши войска отошли на этот рубеж, береговая батарея, израсходовавшая последние снаряды, была взорвана. Дальнейший отход наших войск прикрывали корабли Черноморского флота. Маневрируя вдоль берега, эсминцы «Фрунзе», «Смышленый», «Беспощадный» и другие корабли артиллерийским огнем сдерживали продвижение врага. К вечеру 25 августа бои стали затихать. Только авиация противника продолжала атаковать корабли. Во время одного из налетов эсминец «Фрунзе» получил пробоину в борту. Силами команды повреждение было быстро ликвидировано, и эсминец остался в строю.