Защитата на Одеса продължи от 8 август до 16 октомври 1941 г. на ранен етап от операция "Барбароса" - нахлуването на страните от Ос в Съветския съюз по време на операцията. Втората световна война.
Благодарение на силната съпротива на съветската 9-а независима армия и бързо създадената отделна крайбрежна армия, подкрепяна от Черноморския флот, бяха необходими 73 дни обсада и четири атаки, за да се завладее градът със силите на „оста“, толкова дълго продължи защитата на Одеса. Датата 22 юни 1941 г. бележи нахлуването на войските на Ос в Съветския съюз. През август Одеса стана обект на 4-та румънска армия и части на 11-та германска армия. Румънските сили са претърпели 93 000 жертви, докато загубите на Червената армия са оценени на 41 000-60 000 души.
На 27 юли 1941 г. Хитлер изпраща писмо до генерал Йон Антонеску, в което признава румънската администрация на територията между реките Днестър и Буг. На 17 юли румънската трета армия вече беше прекосила Днестър. четвърти генерал-лейтенант На 3 август Никола Чупер напредваше по течението на реката, а петият корпус, състоящ се от 15-та пехотна дивизия и 1-ва кавалерийска бригада, се присъедини към Първата бронирана дивизия. 8 август румънски Генерален щаб издаде оперативна директива номер 31, нареждайки четвъртата армия да заеме Одеса. Смяташе се, че градският гарнизон, който има количествено предимство, бързо ще се предаде.
Градът беше добре укрепен с три защитни линии и поради присъствието на Съветския Черноморски флот не можеше да бъде напълно обграден, така че започна защитата на Одеса. Първата линия с дължина 80 км се намира на 25-30 км от града. Втората и основната линия на отбраната са 6-8 км от града и са с дължина около 30 км. Третата и последна линия на защита беше организирана в самия град. Силите, които първоначално се занимаваха с укрепването, се състоеха от 25-та и 95-та стрелкови дивизии, 2-та кавалерийска дивизия, 421-ата пушка, 54-ия стрелец и полкът на НКВД. Червената армия имаше 34 500 мъже и 240 артилерийски оръдия. Подкрепата от въздуха беше осигурена от два ескадрили хидроплани и една ескадрила бомбардировачи. По-късно и други бойци се присъединиха към защитниците, както и ескадрона Ил-2.
На 10 август в района на 3-ия корпус основната част от 7-ма пехотна дивизия достигна Елзас. В сектора на 5-ия корпус първата бронирана дивизия проби първата линия на отбраната на Одеса. Същата вечер румънската част достигна до втората линия на отбраната. 1-ва кавалерийска бригада взе Севериновка и се присъедини към 1-ва бронетанкова дивизия. В същото време 10-ия доробански полк завзера съветските войски на Лозовия. Четвъртата армия постепенно затвори кръга около Одеса, но на 13 август Антонеску временно спря офанзивата, за да укрепи линията на запад от брега на Хаджибей.
Настъплението е възобновено на 16 август, когато румънските войски нападнали цялата линия, завладявайки резервоарите на Одеса на 17 август. Съветските войски упорито се съпротивляваха, правят многократни контраатаки, причиняват и страдат. Кралските румънски военновъздушни сили активно подкрепиха сухопътни сили нарушаване на движението на съветските военноморски сили към и от Одеса, както и унищожаване на брониран влак на 20 август.
В нощта на 18 август румънските моторни торпедни лодки нападнаха съветски конвой за транспортни доставки (лек крайцер Коминтерн, двама унищожители, четирима канонисти, четиридесет моторни торпедни лодки и седем спомагателни траулера) на юг от Одеса, увреждайки един боец. Това беше едно от малкото действия, които румънският флот предприе, за да подкрепи обсадата.
До 24 август, въпреки постоянните атаки, румънците бяха затънали пред главната линия на защита на Съветите. Четвъртата армия вече е претърпяла 27,307 жертви, включително 5,329 убити в битка. Въпреки това, Съветите също бяха отслабени и благодарение на превземането на Кубанка, румънската тежка артилерия заплаши Одеса. През следващите три дни в битката имаше затишие.
На 28 август румънците възобновиха офанзивата, подсилена от германския щурмов батальон и десет тежки артилерийски батальона. 4-ти, 11-ти и 1-ви армейски корпус напредваха в посока Гниляково и Вакаржани, но на следващия ден бяха отхвърлени в някои райони от силна съветска контраатака. На 30 август румънците отново поемат инициативата, но получават много малка полза. Хитлер и германското върховно командване отбелязаха, че Антонеску използва тактиката на Първата световна война в Одеса. Съветите временно завладели Кубанка, но вечерта бяха отхвърлени. Съветските войски във Вакаржани били заобиколени и продължили да се бият до 3 септември, когато обединената немска и румънска пехота успешно нападнала селото, но защитата на Одеса стоеше.
На 3 септември генерал Чуперка представи мемоарите си на маршал Антонеску, като посочи лошото състояние на фронтовите дивизии, които бяха изчерпани след почти месец непрекъснати военни действия, подпомогнати от защитата на Одеса. Той предложи да се реорганизират шест дивизии (3-ти, 6-ти, 7-ми, 14-ти, 21-ми пехотни и гвардейски дивизии), които ще бъдат разделени на 2 корпуса и ще бъдат подкрепени от 8 тежки артилерийски дивизии.
Тези единици след това атакуват в същата област, за да пробият съветската линия. Предложението обаче беше отхвърлено от Антонеску и началника на румънския генерален щаб бригаден генерал Александър Йоанита, който твърди, че атаката в една посока може да доведе до факта, че останалата част от румънската линия ще бъде твърде отворена.
Впоследствие маршал Антонеску издаде нова директива, призоваваща за нападения между Татарка и Далник, както и Гниляково и Далник, които трябваше да бъдат извършени съответно от 11-ти и 3-ти корпус. Йоанита изпрати бележка до ръководителя на германската военна мисия в Румъния генерал-майор Артур Гауф, в която докладваше за ситуацията в Одеса и поиска помощ под формата на самолети и няколко пионерски батальона. Въпреки че Румънските военновъздушни сили имат известен успех в борбата срещу сухопътните и военновъздушните сили на Съветите, те са слабо оборудвани за противовъздушни набези, а Съветите постоянно се подсилват и доставят чрез флота.
Това продължи защитата на Одеса през 1941 г., докато междувременно румънската офанзива бе спряна в очакване на укрепване. Немски отряд пристигна под командването на генерал-лейтенант Рене фон Курбие, състоящ се от един пехотен полк, един пионерски полк и два артилерийски полка. Същевременно Съветите получиха и 15 000 души и боеприпаси. На 9 септември, вместо на Чуперка, беше назначен генерал-лейтенант Йосиф Якобич, на когото беше директно наредено безусловно да следва директивите на Генералния щаб. Настъплението е възобновено на 12 септември, но отново е временно спряно на 14 септември, тъй като румънските и германските артилерийски части са изчерпали запасите си от боеприпаси. Двата батальона на Винетори бяха обградени от войски на Червената армия близо до банка Хаджибей, но в крайна сметка бяха освободени, въпреки опитите на Съветския съюз да ги унищожи.
В нощта на 15 септември съветските войски прекратиха контакта с румънския 1-ви корпус и се оттеглиха на югоизток. На 16 септември 1-ви корпус тръгна на северозапад от Gross Libental. Румънските войски също заемаха територията южно от устието на Сухой. Повече от 3000 съветски войници бяха заловени, но тези загуби бяха заменени от 157-ата пушка с 12 600 войници. В допълнение, 18 съветски компании са донесени от Новоросийск. Въпреки това, партизанските боеве продължиха в градските катакомби.
С напредването на силите на Ос в Съветския съюз, щабът на Върховния командващ реши да евакуира защитниците на Одеса. В нощта на 14 до 15 октомври 1941 г. Черноморският флот евакуира гарнизона в Севастопол, където по-голямата част от блоковете впоследствие са били разрушени по време на ожесточените сражения, които се провели там по време на защитата на Севастопол. Черноморският флот успя също да евакуира 350 000 войници и цивилни.
В битката присъстваха най-добрите жени снайперист в света Людмила Павличенко, която впоследствие получи медал за отбраната на Одеса. Първите й 2 убийства са извършени близо до Беляевка. По време на защитата на Одеса, тя извърши 187 потвърдени убийства. Общият брой на убитите Павликено по време на Втората световна война е 309 души (включително 36 снайперисти).
Операциите в Одеса разкриха значителни недостатъци в румънската армия, в резултат на което както военните, така и политическите лидери на страната призоваха за прекратяване на военните операции срещу Съветския съюз. С такива резултати за "ос" приключи защитата на Одеса през 1941-1942.