На южном участке фронта – (от дельты Дуная до Рени, и на сотню километров вверх по Пруту), вплоть до первых чисел июля, линией фронта оставалась государственная граница. Подразделения, врага, сумевшие утром 22 июня кое-где переправиться на левый берег Дуная, тут же были разгромлены. Кроме того, 25 июня Дунайская военная флотилия высадила на румынский берег наши десанты (один — на мыс Сату-Ноу, другой — в городок Килия-Веке). Заняв несколько населённых пунктов, наши воины переправляли оттуда пленных, захваченные орудия и другие трофеи.
Только в ночь на 19 июля подразделения Приморской группы войск, осознавая угрозу окружения, начали отход к Днестру. Однако этот рубеж долго наши войска уже удерживать не смогли.
В связи с тяжёлой обстановкой, сложившейся севернее, Ставка Верховного главнокомандования 5 августа 1941 года приказала отвести войска Южного фронта, а Одессу оборонять до последней возможности. Этот день считается началом 73 дневной обороны города.
Против Одессы враг бросил всю 4-ю румынскую армию – (12 дивизий (в том числе одна танковая) и семь бригад), и части 72-й немецкой пехотной дивизии. Им противостояла измотанная в боях Приморская армия, имевшая всего 3 дивизии в составе. Уже в начале обороны соотношение в численности солдат и офицеров было 5-ть к 1-му в пользу врага, а позже, на некоторых участках, составляла — 10 к 1-му.
При этом противника предстояло остановить среди ровной степи. В короткий срок жителями Одессы было построено 3 оборонительных рубежа, общей протяжённостью свыше 250 км (Передовой— в 20-25 км от города, Главный — в 10-14 км и Рубеж прикрытия — в 6-10 км). На улицах соорудили шесть поясов баррикад. Первый — по окраинам города, последний — невдалеке от причалов порта. Всего было возведено около 250 баррикад.
10 августа 1941 г. город был полностью окружён с суши. Захватив Беляевку, враг отключил водонаборную станцию. Одесса была единственным городом, где война заставила вводить карточную систему на воду. Норма — полведра на человека в сутки.
Но Одесса не только оборонялась, она и контратаковала. В ночь на 22 сентября, корабли Черноморского флота высадили десант в районе Григоръевки, одновременно в тыл врага был выброшен парашютный десант; навстречу десантникам (на участке Фонтанка, Гильдендорф) ударили дивизии защитников города. В результате 2 румынских дивизии были разгромлены, а враг отброшен на 5—8 км.
Однако, из-за угрозы прорыва немецких войск в Крым было решено эвакуировать войска Одесского оборонительного района на защиту Севастополя. Эта задача была блестяще выполнена. 16 октября последний транспорт ушёл из Одесского порта.
В боях за Одессу прославил себя танк НИ. Это было оружие местного производства — обычные трактора, обшитые листами корабельной стали. Сверху устанавливали две пулемётные башни. Эти танки оказывали на противника скорее, психологическое воздействие, потому и получили от одесситов своё название «НИ» — «На испуг».
22 декабря 1942 года была учреждена медаль «За оборону Одессы», которой было награждено около 30000 человек. В 1965 году городу-герою Одессе вручены орден Ленина и медаль «Золотая Звезда».
