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.
Действия наземных частей восточного сектора активно поддерживала авиация Черноморского флота: 22 августа наши самолеты непрерывно наносили удары по мотомехколоннам и скоплениям войск противника в районах Булдинки и Свердлово, уничтожив при этом до 38 танков и несколько десятков автомашин с пехотой. Кроме того, самолеты непрерывно патрулировали над своими кораблями. Благодаря активным действиям кораблей и авиации Черноморского флота удалось обеспечить более организованный отход пехоты на новый рубеж, на котором, однако, упорные бои продолжались с прежней силой.
Стремясь восстановить положение, наши войска неоднократно переходили в контратаки и наносили врагу большой урон в живой силе и технике. Так, в ночном бою 28 августа было захвачено 2 противотанковых орудия, 3 миномета, 3 пулемета и взято в плен до роты румын.
Ввиду больших потерь (в некоторых подразделениях они доходили до 70 %), понесенных нашими войсками восточного сектора, выдержавшими многочисленные атаки противника, командование приняло решение пополнить и реорганизовать их. Морской полк, полк НКВД и ряд подразделений после пополнения были сведены в 421-ю Одесскую стрелковую дивизию.
Натиск немецко-румынских войск между тем не ослабевал. В результате многодневных ожесточенных атак превосходящих сил противника части восточного сектора местами отошли и к 1 сентября заняли фронт: высота 47,4, совхоз Ильичевка, отметка 66,3, Протопоповка. В дальнейшем бои в восточном секторе носили позиционный характер. Противник, предпринимавший яростные атаки, не смог прорвать фронт советской обороны и постепенно выматывался, неся огромные потери. Но и положение города значительно осложнилось. 24 августа немецкая дальнобойная артиллерия обстреляла северную окраину Одессы, произведя разрушения в районе Пересыпи. Используя Воронцовский маяк как ориентир, немцы перенацелили огонь на порт и на корабли. 23 августа прямым попаданием артиллерийского снаряда был пробит борт эсминца «Фрунзе». Перед советскими войсками встала задача — немедленно подавить огонь артиллерии противника и, отбросив на восток его пехоту, ликвидировать опасность обстрела города, порта и кораблей.
В ночь на 20 августа части 95-й стрелковой дивизии, выполняя приказ командующего, беспрепятственно отошли на оборонительный рубеж Палиово, Выгода, хутор Петровский. Стремясь не дать частям 95-й стрелковой дивизии закрепиться на занятом рубеже, противник сосредоточил на узком участке 3, 7-ю и 11-ю пехотные дивизии, танки и авиацию. 22 августа после ряда ожесточенных атак ему удалось немного потеснить правофланговые части западного сектора обороны, которые отошли к высотам 94,5, 87,9, 85,6, расположенным восточнее и юго-восточнее поселка Выгода. В последующие дни упорные бои здесь продолжались.
Обстановка на этом участке обороны накалилась до предела. Каждому из полков 95 сд приходилось сдерживать напор двух вражеских дивизий. Располагая огромным превосходством в силах, противник вел наступление перед всем фронтом дивизии днем и ночью. Наибольшую активность он проявлял в направлении железной дороги. На этом направлении командующий артиллерией 95 сд полковник Д. И. Пискунов сосредоточил огонь двух наших артиллерийских полков. 134-й артиллерийский полк имел свои огневые позиции севернее железной дороги за боевыми порядками пехоты, 57-й артиллерийский полк южнее железной дороги находился непосредственно в боевых порядках стрелковых частей. На этом же направлении действовал бронепоезд № 22, который периодически выдвигался к нашему переднему краю, обстреливал наступающие цепи противника беглым огнем и немедленно уходил назад. Помощь этого бронепоезда была неоценима.
В результате больших потерь в командном составе 95-я стрелковая дивизия стала терять устойчивость в бою. Частям введенных в бой 5-й и 7-й пехотных румынских дивизий удалось занять южнее ж/д хутора Октябрьский и Важный — ключевые позиции на одесском направлении. По распоряжению командующего Приморской армией на этот участок был переброшен резерв — 7-й кавалерийский полк (800 человек на автомашинах). Усилив этот резерв разведбатом и батареей противотанковой артиллерии из состава 95 сд, командование соединения организовало контрудар по флангу и тылу противника и снова заняло ранее оставленные позиции. Были захвачены пленные, оружие, радиостанция. Но командир 161-го стрелкового полка Сысоев не сумел реализовать и закрепить успех. Переданные ему огнеметы не были установлены на огневых позициях, и он доложил, что не знает, что с ними делать, так как они стреляют всего на 40 метров. Он не смог даже использовать направленное ему пополнение — более 500 человек.
Для разгрома противника, вклинившегося на участке 161 сп, было направлено лучшее подразделение 95 сд — разведбатальон лейтенанта Долгого и две зенитно-пулеметные установки ГАЗ-АА со счетверенными 7,62-мм пулеметами системы Максима под командованием офицера штаба дивизии старшего лейтенанта И. П. Дацко. Этот батальон смело и решительно атаковал противника во фланг, огнем ЗПУ прижал его к земле так, что румыны до ночи не могли высунуться из кукурузы. Впоследствии, когда лейтенант Долгий, командир разведбата, умер в госпитале Одессы от ран (трижды раненный, он продолжал управлять боем и только после четвертого ранения был эвакуирован), весь батальон по приказу командира 95 сд был выведен из боя и на машинах отправлен в Одессу, чтобы бойцы могли отдать последний долг своему боевому командиру.
Ввиду неудавшихся дневных атак противник решил осуществить прорыв фронта обороны частей западного сектора в ночное время. Так, в ночь с 24 на 25 августа он неоднократно переходил в атаки на фронте хуторов Октябрь и Дубиново. Однако огнем и контратаками войск западного сектора враг был отброшен на исходные позиции, понеся при этом большие потери — более 1000 человек только убитыми. Наши контратакующие части захватили танк, 4 миномета, 6 станковых пулеметов и взяли пленных. В ночь на 3 сентября румынские войска вновь перешли в наступление. Это была массовая ночная атака, в ходе которой главный удар противник наносил вдоль железной дороги и южнее. Части западного сектора обороны оказывали упорное сопротивление. Подпуская румын на дистанцию 100 м, они расстреливали их в упор, переходили в штыковые контратаки.
В дальнейшем на этом участке фронта бои также приняли позиционный характер. В результате неоднократных атак и введения резервов противник смог продвинуться в глубь нашей обороны очень немного: на 1–1,5 км, прорвать же фронт западного сектора обороны ему не удалось.
Не менее ожесточенные бои происходили в южном секторе обороны, в частности в районе Кагарлыка. Введя на этом направлении 1-ю гвардейскую пограничную дивизию, румыны беспрерывными атаками стремились сломить сопротивление частей 25-й стрелковой дивизии и охватить левый фланг Приморской армии. В ночь на 20 августа, выполняя приказ командования, части 25-й дивизии начали отход
