Для прикрытия обнаженного правого фланга обороны командующий Приморской армией выдвинул на участок поселка Рыбный промысел в 5 км западнее Аджиаска — Коблево 47-й отдельный понтонный батальон, которому также было поручено подготовить к взрыву мост и дамбу Кошары — Коблево.
12 августа неприятель возобновил яростные атаки и пытался прорваться к Одессе, нанося удары в трех направлениях: на Булдинку (правый фланг), на Большое Фестерево (центр) и на Беляевку (левый фланг). Все атаки противника были отбиты с большими для него потерями. Так, на беляевском направлении из вражеских танков, атаковавших наши позиции, было подбито 7. На следующий день после короткой артиллерийской подготовки противник вновь перешел в наступление на тех же участках, но и на этот раз успеха не добился.
Широкий фронт обороны и наличие лиманов затрудняло управление войсками. Требовалось создать в обороне самостоятельные секторы, в пределах которых можно было бы эффективнее использовать артиллерию, резервы, а также наладить более тесное взаимодействие с морским флотом.
13 августа генерал-лейтенант Г. П. Софронов отдал войскам боевой приказ, согласно которому оборонительная зона Одессы была разделена на 3 сектора:
Восточный сектор обороны — под командованием комбрига Монахова (1-й морской полк, сводный полк НКВД, 54-й стрелковый полк, отдельный батальон 136-го стрелкового полка и 150-й батальон связи). Войска этого сектора должны были оборонять Одессу с востока и севера, удерживая рубеж: Григорьевна, Аджалыкский лиман, Булдинка, южная окраина Свердлово, Ильинка. Граница слева: станция Пересыпь, Хаджибейский лиман, Алтестово. Штаб сектора — Лузановка.
Западный сектор обороны под командованием генерал-майора Воробьева (95-я стрелковая дивизия с 1-м сводным пулеметным батальоном 82-го укрепленного района). Задача сектора — оборонять подступы к Одессе с северо-запада и запада, удерживая рубеж: Бриновка, хутор Новоселовка, Секретаревка. Граница слева: Секретаревка, хутора Петровский и Вакаржаны, поселок Застава. Штаб сектора — Выгода.
Южный сектор обороны под командованием полковника Захарченко (25-я стрелковая дивизия без 54-го стрелкового полка со 2-м сводным пулеметным батальоном 82-го укрепленного района) имел задачу оборонять подступы к Одессе с запада и юга, удерживая рубеж: Секретаревка, Мангейм, Кагарлык, озеро Попово, Беляевка, Овидиополь, Каролино-Бугаз. Штаб сектора — хутор Петровский.
В целях осуществления наиболее тесного взаимодействия с наземными войсками основные силы морского флота также были распределены по секторам обороны. Восточный сектор, где противник наносил главный удар, поддерживался эсминцами «Фрунзе», «Дзержинский», «Шаумян», «Незаможник» и крейсером «Красный Крым». В скором времени на усиление этого сектора подошли эсминцы «Смышленый», «Бодрый» и «Беспощадный», канонерские лодки «Красная Грузия», «Красная Армения» и «Красный Аджаристан». Для поддержки западного и южного секторов, фронт которых проходил значительно дальше от города и поэтому подвергался пока еще ограниченному воздействию со стороны противника, выделялось временно только три корабля: крейсер «Красный Кавказ», эсминцы «Способный» и «Бодрый».
Части восточного сектора к исходу 13 августа, согласно приказу командующего армией, были отведены на рубеж: Григорьевка, Кубанка, где и закрепились. При отходе были сняты все посты наблюдения, а также взорвана дамба Кошары — Коблево. Противник обнаружил отход частей и, не теряя с ними соприкосновения, начал преследование.
Бои в восточном секторе обороны15 августа в восточном секторе обороны противник перешел в решительное наступление. Наши части оказывали врагу упорное сопротивление. К исходу дня румынским войскам удалось частично вклиниться в нашу оборону и занять Булдинку. Подошедшие к месту боев корабли «Красный Крым», «Шаумян» и «Дзержинский» открыли интенсивный артиллерийский огонь по району Булдинки. Вражеская пехота, неся большие потери, вынуждена была залечь. Воспользовавшись замешательством в рядах противника, моряки под прикрытием огня корабельной и береговой артиллерии перешли в контратаку и выбили врага из Булдинки. В ночь на 16 августа и днем 16 августа румынские части возобновили свои атаки в направлении Большого Аджалыкского лимана. Румынская пехота силою до батальона с ротой танков прорвалась в район Шицли. 17 августа прорвавшиеся подразделения были окружены нашими частями и полностью уничтожены. При этом было захвачено большое число пленных, 18 орудий, 3 танка, бронеавтомобиль и другие трофеи. На поле боя противник оставил много убитых и раненых. 18 августа путем введения в бой свежих сил врагу снова удалось к исходу дня вклиниться в нашу оборону на глубину до 700 м в том же направлении на Шицли. Его авиация, появляясь группами по 20–25 самолетов, усилила удары по кораблям, поддерживавшим войска восточного сектора. Однако благодаря искусному маневрированию кораблей ни одна из бомб и торпед, сбрасываемых с самолетов, не попала в цель.