建成了三道防线。第一道为前沿防线，距离城市30到35公里，从阿贾雷克湾一直到德涅斯特湾，全长120公里。第二道防线为基本防线，距离城市20到15公里。从切班卡附近开始到苏霍伊湾，全长80公里。第三道为后方防线，距离城市6到10公里，在城内防御地带还修建了250个街垒。

    根据战场上的具体情况变化以及加强统一指挥的需要，8月13日，滨海集团军将整个城市分为三个扇形防御区域，即南部扇形防御区（从敖德萨西南海岸至敖德萨、瓦卡尔扎内、谢克列塔夫卡一线），防御由第25夏伯阳步兵师的两个团以及其配属分队担任；西部扇形防御区（从分界线至哈吉别伊斯基湾），防御由第95步兵师担任，东部扇形防御区（从分界线到敖德萨以东海岸）。防御由夏伯阳师的54团、第一海军陆战队团、内务人民委员会第26团、第163预备团的一个营等组成（后来这些部队统一编成为第421步兵师）。

    而海军也专门成立了西北区舰艇特别编队提供炮火支援，最初拥有巡洋舰一艘、驱逐舰两艘、炮舰4艘、扫雷艇6艘、布雷舰2艘以及一个鱼雷艇支队和一个护卫艇队；岸防部队由岸防炮兵独立第42和第44营，装备岸炮54门（45到203毫米，
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