这点破事对作战指挥产生了极其不利的影响。直到李晓峰实在看不下去这种狗屁倒灶的内斗，亲自干预成立了敖德萨防区，任命茹科夫海军少将为防区司令才解决了问题。
8月13日，敌军开始逼近城市，18日，罗马尼亚军队集中三个步兵师和一个坦克旅沿着拉兹杰利纳亚—敖德萨铁路线进行突击，步兵第95师坚决抵抗，多次打退了敌人的进攻。
战斗中，该师所属的161团荣立战功，其中三营营长布列乌斯中尉获得“苏联英雄”称号。不过尽管红军英勇的抵抗，但终究是寡不敌众，让罗马尼亚人突破了南部防御区的部分地段，并迫使东部防御区部队后撤了数公里。
19日凌晨1时34分，罗马尼亚海军鱼雷艇NMS Viscolul与NMS Vijelia试图偷袭港内的红军舰艇，但是被岸防部队的雷达发现，在雷达的精确引导下，火力全开的港内红军舰艇将两艘不自量力的鱼雷艇轰成了渣渣。
眼看水面偷袭不管用，罗马尼亚海军又派出了海豚号潜艇，从20日开始不断在敖德萨附近海面徘徊，虽然没能突破敖德萨的防潜网，但是却向德国空军和罗马尼亚空军提供了一定的信息。在它的指引下，两国空军轰炸了敖德萨，不过效果不大，仅仅摧毁了部分小型运输舰。
8月20日，因为初战暴露出了大量的指挥协调上的问题，在李晓峰的干预下，成立了敖德萨防区。随着防御区的成立，以及红军适时的收缩，当战斗在敖德萨郊区附近爆发的时候，罗马尼亚人付出了惨重的代价，参与进攻的第一梯队损失惨重，丧失了一半以上的有生力量。
还是8月20日，为了增强敖德萨的防御力量，红旗黑海舰队将新组建的三个团的海军陆战队通过海路运往敖德萨，这让敖德萨的守军达到了三万五千人的规模。与此同时罗马尼亚人也米有闲着，立刻给第4集团军补充了大量的有生力量，并开始了第二轮的猛攻。
8月25日，罗马尼亚军队突破了敖德萨东部扇形区几处阵地，开始逼近城郊。而为此罗马尼亚人付出了巨大的代价，截止8月27日，罗马尼亚军队损失了27307人，其中阵亡5329人，受伤18600人，另有3378人失踪。
从9月1日开始，罗马尼亚再次增强了围攻敖德萨的力量，调来了第11军（下辖第7骑兵旅，第8和第14步兵师）。该部在9月10日完全抵达战场，而此时，敖德萨的罗马尼亚军队达到了20万的规模——16个步兵师、3个骑兵旅。
在敌人的强大压力下，驻守敖德萨的红军部队也开始想办法增强力量，开始组建敖德萨民兵部队。这得到了当地居民的积极响应，仅仅一周内就有五万五千市民参加了城市保卫战，其中有三万人直接编入了作战部队！
9月13日，防区军.事委员会向红军军.委报告了局势状况，并请求增援。李晓峰亲自回电：“请向保卫敖德萨的指战员转达军.委的请求，各条战线上的形势都比较严峻，在短期内（一个星期至半个月）暂时无法派遣更多的地面部队去增援你们。军.委只能尽可能的提供海上和空中的力量去增援你们，盼望你们继续坚持，撑过这段艰苦的时光……”
这也是没办法，因为当时图哈切夫斯基正在搜刮一切力量准备投入反攻，为了满足这位总.参谋长的需求，敖德萨自然是顾不上了。李晓峰唯一能做的就是命令红旗黑海舰队不惜一切代价增援敖德萨，很快红旗黑海舰队的所有战列舰、巡洋舰全部开往敖德萨，用最猛烈的火力打击不断向城内进攻的罗马尼亚军队。在短短的十几天内，战列舰和巡洋舰就将所有的炮管都打秃了，不得不陆续返回尼古拉耶夫和塞瓦斯托波尔更换身管。
在猛烈的炮火支援下