Одесса находилась под вражеской оккупацией более двух лет. 10 апреля 1944 г. советские войска освободили город.
Оборона Одессы стала важным событием начального этапа Великой Отечественной войны, продемонстрировав высокий уровень героизма и стойкости советских военнослужащих и гражданского населения. Подземные каменоломни стали базой для партизанских отрядов, которые вели разведывательную и диверсионную работу в тылу врага. Около 160 тысяч солдат и офицеров противника были убиты и ранены.Оборона надолго сковали силы противника на южном направлении. В октябре 1941 года войска были вывезены на кораблях Черноморского флота в Крым, сохранив боеспособность для дальнейших сражений. После того как советские войска оставили Одессу, борьба не прекратилась. В сентябре 1941 года положение осажденного города стало критическим. Румынская артиллерия подошла близко к Одессе и начала прямой обстрел порта, через который шло всё снабжение. Чтобы спасти ситуацию, советское командование провело блестящую комбинированную операцию 22 сентября 1941 года. Это был первый крупный совместный морской и воздушный десант Черноморского флота в Великой Отечественной войне. В районе деревни Григорьевка с кораблей высадился полк морской пехоты (около 2000 человек). Одновременно в тылу врага высадился небольшой парашютный десант, который нарушил связь и управление противника. Советские войска нанесли мощный встречный удар из города и соединились с десантом. Враг был отброшен на 5–8 километров, артиллерийский обстрел порта прекратился, а две румынские дивизии были полностью разгромлены. Это позволило Одессе продержаться еще почти месяц.
После эвакуации регулярной армии 16 октября 1941 года Одесса была оккупирована. Однако под городом и его окрестностями осталась огромная сеть подземных лабиринтов — бывших каменоломен. Они стали базой для партизанского сопротивления. Катакомбы Одессы — это тысячи километров абсолютной темноты со стабильной температурой около +14°C и высокой влажностью. Партизаны строили под землей целые городки: с казармами, госпиталями, штабами, мастерскими по ремонту оружия и даже типографиями. Партизанские отряды (самым известным был отряд чекиста Владимира Молодцова-Бадаева) совершали дерзкие вылазки. Они взрывали эшелоны с войсками, уничтожали комендатуры, совершали диверсии на дорогах и передавали ценные разведданные в Москву. Немецкие и румынские войска панически боялись катакомб. Они пытались замуровывать выходы, пускали под землю ядовитые газы, травили колодцы, но так и не смогли полностью подавить подземное сопротивление за все годы оккупации (до апреля 1944 года).
В истории обороны и оккупации Одессы есть два поразительных примера человеческой стойкости: техническая смекалка рабочих в осажденном городе и трагическая судьба подземного гарнизона. В августе 1941 года защитникам Одессы катастрофически не хватало бронетехники. Тогда главный инженер Одесского машиностроительного завода им. Январского восстания П. К. Романов предложил строить танки из того, что было под рукой. За основу взяли обычный гусеничный трактор СТЗ-5. Его обшили листами корабельной броневой стали (а иногда просто листами котельного железа с прослойкой из досок или резины), которые сняли с ремонтируемых в порту кораблей. На танк устанавливали легкие пушки или пулеметы в башни, снятые с подбитых танков Т-26 или БТ-7. Свое название «На испуг» танк получил в ночь на 20 сентября 1941 года. 20 таких машин с включенными фарами и ревущими сиренами пошли в атаку на румынские позиции без артиллерийской поддержки. Враг, не ожидавший появления «танковой армады», в панике оставил свои окопы. Всего в Одессе было выпущено около 50–60 таких суррогатных танков.