Создавшаяся обстановка поставила в тяжелое положение не только части Приморской армии, но также и Одесскую военно-морскую базу.
Выполняя приказ народного комиссара ВМФ, Черноморский флот перенес свою боевую деятельность в северо-западный район моря и направил свои основные силы на защиту Одессы. Количество военных кораблей и численность авиации Одесской военно-морской базы были быстро и значительно увеличены, подходы к Одессе с моря минировались, береговые батареи готовились к встрече противника с суши, из личного состава кораблей формировались новые части морской пехоты.
Нужно отметить, что район боевых действий не способствовал организации сильной противотанковой, а также противовоздушной обороны, и представлял собой слегка всхолмленную, понижающуюся к морю равнину, которая существенно затрудняла маскировку. Берег моря в этом районе — высокий и крутой, с узкими песчаными и каменистыми пляжами у обреза воды. Местность пересечена широкими, глубиной до 40 м балками, тянущимися с севера на юг, и лиманами. Одни лиманы отделяются от моря песчаными пересыпями шириной от 2 до 5 км, как, например, Тилигульский, Куяльницкий и Хаджибейский; другие сообщаются с морем.
С берега можно видеть все, что происходит на море, с моря же просматриваются только прибрежные балки, долины и лиманы. Это ограничивало возможность наблюдения за противником и затрудняло тем самым использование корабельной артиллерии для стрельбы по наземным целям. В ходе боев эти трудности были ликвидированы. Артиллеристы кораблей, взаимодействуя с наземными войсками, создали на местности сеть корректировочных постов, чем облегчили наблюдение за действиями пехоты и за разрывами снарядов. В боевые порядки пехоты высылались командиры-артиллеристы со средствами связи, корректировавшие артиллерийский огонь с пехотных наблюдательных пунктов.
Лиманы, делящие побережье на ряд изолированных друг от друга участков, затрудняли маневрирование войск с запада на восток и обратно — в полосе от 10 до 40 км к северу от берега моря. Вместе с тем меридиональное расположение этих лиманов не мешало наступающим немецко-румынским войскам действовать в южном направлении прямо на Одессу, создавая одновременно хорошие условия обхода города с востока и запада. Куяльницкий и Хаджибейский лиманы разделяли усилия обороны на две части и лишали войска Приморской армии возможности оперативного, а затем уже и тактического взаимодействия. Берега лиманов в этом районе высокие и обрывистые. Верховья всех лиманов летом пересыхают, однако дно их остается вязким, илистым, что исключает возможность движения по нему даже пехоты. В ходе оборонительных боев под Одессой лиманы были использованы советскими частями для обеспечения своих флангов, которые сначала упирались в Тилигульский и Днестровский лиманы; позднее правый фланг прикрывался Аджалыкским и Большим Аджалыкским лиманами, а левый фланг — Сухим лиманом.
Наличие лиманов, с одной стороны, облегчало прикрытие флангов оборонявшихся войск, с другой стороны — затрудняло их взаимодействие и вызывало необходимость иметь резервы на нескольких направлениях. В силу этого оборона могла быть создана только по принципу секторов, самостоятельно действующих на каждом отдельном направлении.
Несмотря на это, в результате громадных усилий войск и населения города в короткий срок на этой местности была построена довольно сильная оборона, опираясь на которую, советские войска могли нанести противнику большие потери.
Одесса — большой морской порт и крупный промышленный центр — с началом войны приобрела важное стратегическое и оперативное значение. Являясь первоклассной военно-морской базой, этот город, ближайший к театру военных действий на юге, служил одной из основных баз, обеспечивавших питание армий Юго-Западного направления.
Опираясь на Одесскую морскую базу, корабли Черноморского флота господствовали в северо-западной части Черного моря.
С приближением боевых действий к Одессе значительная часть населения ее эвакуировалась. К началу августа 1941 года в городе оставалось около 300 тысяч жителей. Быстрыми темпами проходила эвакуация фабрично-заводского оборудования.
