30 вересня 1941 року до Одеси була спрямована директива: «Бійцям і командирам ООР, які хоробро та чесно виконали своє завдання, у найкоротший термін евакуювати війська Одеського оборонного району на Кримський півострів».
Здавалося б, що можна передихнути й готуватися до евакуації, але ситуація була набагато небезпечнішою. Супротивник відводив знекровлені в боях частини й заміняв їх свіжими дивізіями. Можливість поповнення особового складу Приморської армії була значно скромнішою: постачання здійснювалося тільки морем під вогнем супротивника. До того ж підготовка до організованого відходу викликала б панічні настрої серед населення й частини військовослужбовців.
На ділянці 25-ї стрілецької дивізії супротивник виставив гучномовні установки й «намагався вести контрреволюційну агітацію». Причому текст переданих повідомлень із міркувань таємності був змінений навіть у журналі бойових дій Приморської армії: у ньому зазначлося, що передавався текст: «Здавайтеся, все одно Одеса 6.10.41 нами буде взята». Однак член Військової ради ООР, контр-адмірал Ілля Азаров згодом згадував, що текст був зовсім іншого змісту: «Одесу більшовики полишають. Ваш опір марний». Реакція Військової ради ООР була блискавичною. По району розташування установок було відкрито вогонь, і передача припинилася, після чого начальник політвідділу одержав від Військової ради вказівку послати до частин політпрацівників із завданням допомогти командирам і комісарам у роз'ясненні того, що «Одесу будемо захищати до кінця» і що «жодні провокаційні заклики ворога не мають похитнути нашу волю».
Але розмови про майбутній відхід уже справили свій вплив на морально нестійких бійців. У місті та в порту було затримано кілька чоловік, що полишили підрозділи. Свою поведінку вони пояснювали чутками про те, що «Одесу здають без бою».
Простору для маневру було все менше й менше, метр за метром периметр оборони звужувався. Треба було дати останній бій.
25-та стрілецька і 2-га кавалерійська дивізії з доданими їм частинами резерву армії атакували супротивника в західному та південному секторах оборони. Планувалося створити ефект масштабного наступу і відкинути румунів максимально далеко від меж міста, щоб утруднити спостереження за заходами щодо евакуації частин Приморської армії.
Після короткої 20-хвилинної артпідготовки стрілецькі частини Приморської армії атакували супротивника й зайняли його першу позицію. Далі вони були зупинені сильним вогнем і контратаками із другої лінії оборони. Найбільшого успіху було досягнуто в районі с. Ленінталь (зараз с. Йосипівка Овідіопольського району), де танкісти знищили велику кількість живої сили супротивника.
Наведемо витяг із Нагородного листа командира Окремого танкового батальйону Приморської армії
ст. лейтенанта Миколи Юдіна: «2.10.41 р. одержав наказ придушити вогневі точки супротивника. Тов. Юдін із дванадцятьма танками примусив втекти до двох полків супротивника – при цьому знищив до 500 солдатів і офіцерів, знищив штаб, захопив рацію, 4 телефонні апарати, на буксирі за танками вивіз 24 протитанкові гармати, 14 мінометів і 15 станкових і ручних кулеметів, захоплено в полон одного офіцера».
…Бійці берегових батарей і 16-го зенітного артилерійського полку наостанок випустили по ворогові весь боєкомплект і підірвали гармати, які 73 дні обороняли Одесу...
Шістнадцятого жовтня героїчна оборона Одеси завершилася.
Загалом за 15 днів з міста було евакуйовано 86000 чоловік особового складу, від 15000 до 18000 осіб цивільного населення, 19 танків і бронемашин, близько 500 гармат і понад тисячу автомобілів.
