Учитывая тяжелое положение 25-й стрелковой дивизии в связи с большими потерями, командование Одесского оборонительного района решило отвести ее на линию Сухого лимана; согласно приказу Приморской армии (№ 0023 от 14 сентября), части ее левого фланга к утру 15 сентября должны были отойти на рубеж высот 68,3; 56,4; 55,4; 52,8; 36,4; 15,9, южная окраина Клейн-Либенталя, Бурлачья Балка, Рыбачьи Курени, остальным частям армии приказывалось обороняться на занимаемых позициях. Отвод 25-й дивизии значительно облегчил положение частей и увеличил устойчивость обороны, так как, во-первых, намного сократился фронт дивизии, во-вторых, передний край ее теперь проходил вдоль большой водной преграды — Сухого лимана.

Однако с отводом левого фланга армии румынские войска овладели побережьем Черного моря от Каролино-Бугаза до Сухого лимана, сузив тем самым кольцо блокады вокруг Одессы; создалась угроза прорыва обороны на всю ее глубину. Город, порт и корабли, выходившие из него в море, а также входившие в порт, попадали под угрозу воздействия артиллерийского огня противника с запада. Возможность маневрирования в районе Одессы для флота значительно уменьшилась. Корабли вынуждены были входить в порт и выходить из него в темноте, а днем прикрываться дымовыми завесами. Зато артиллерия кораблей теперь могла поддерживать огнем с моря каждый сектор обороны, что значительно облегчало ее централизованное использование и управление ею.

Обстановка, сложившаяся к середине сентября, была чрезвычайно тяжелой. Потери в частях Приморской армии достигли больших размеров (до 40 %, а в некоторых подразделениях до 70–80 % штатного состава). Остро встал вопрос с командными кадрами. Пришлось в Одессе создать курсы лейтенантов, на которых в течение 15–20 дней переподготовлялись воентехники, техники-интенданты и другие штабные и административные работники. Через эти курсы прошло до 300 человек. Кроме того, из штабов и тыловых учреждений армий было направлено на командные должности около 700 человек.

Такая напряженная обстановка заставила Военный Совет Одесского оборонительного района просить Ставку Верховного Главнокомандования о высылке пополнений для частей Приморской армии и о направлении на усиление ее одной стрелковой дивизии.

В ответ на это И. В. Сталин сообщил, что он приказал перебросить из Новороссийска в Одессу 157-ю стрелковую дивизию и, помимо этого, направить пополнение для частей Приморской армии. Одновременно И. В. Сталин обратился к защитникам города со следующей телеграммой:

С 30 августа по 12 сентября в Одессу было доставлено морем 25 маршевых батальонов численностью 25 351 человек.

18 сентября закончила высадку прибывшая из Новороссийска 157-я стрелковая дивизия, которая составила резерв командующего оборонительным районом.

На заводах Одессы и в мастерских порта темпы производства вооружения и боеприпасов все нарастали. Трудящиеся города, не покидая станков, днем и ночью ковали оружие, готовили боеприпасы, одевали тракторы, в том числе и СТЗ, в броню, чтобы использовать их на фронте как танки. Идея о создании подобных машин возникла у главного инженера завода имени Январского восстания П. К. Романова. В осажденном городе негде было взять броневую сталь, но «январцы» оказались находчивыми. Они предложили для танков слоевую броню — между двумя стальными листами помещали дощатую прокладку.

Работы по постройке бронетракторов «НИ» («На испуг». — Примеч. авт.) в Одессе начались в середине августа 1941 года при активном участии военно-морской базы. Первые две машины, построенные на базе транспортных тракторов СТЗ-5, были готовы 20 августа. Их бронировку выполнил завод имени Октябрьской революции. Для ускорения постройки для этих бронетракторов использовали башни с разбитых танков Т-26 выпуска 1931 года. Вооружение машин состояло из двух пулеметов. Бывший секретарь Ленинского райкома партии Н. Г. Луценко, курировавший эти работы, вспоминал о первом построенном бронетракторе: «20 августа первый готовый танк тросом вытянули из цеха во двор. Здесь уже были рабочие, инженеры, директор завода, военные, моряки. Один из рабочих подошел к боевой машине и мелом написал: „СМЕРТЬ ФАШИЗМУ“». По воспоминаниям Н. Г. Луценко, «с 20 августа по 15 октября изготовили 55 танков, переоборудовав их из тракторов СТЗ-5». Другие источники приводят другую цифру построенных в Одессе бронетракторов — 69. По мнению автора, цифры эти являются завышенными, так как Одесский оборонительный район (OOP) не располагал достаточными материальными ресурсами и не мог позволить использовать почти 70 тракторов, необходимых в артиллерии, для бронирования. Наиболее ясным и достоверным представляется «Отчет об обороне Одессы», составленный в 1943 году по горячим следам. В нем сказано: «В середине августа на заводах им. Январского восстания и им. Октябрьской революции было организовано оборудование танков и бронеавтомобилей из тракторов и грузовиков. На них устанавливали 45-мм пушку и два пулемета системы Максима. Танки покрывались броней из судостроительной стали толщиной 14–20 мм, на броневиках броня доходила до 25 мм. Между броней и внутренней обшивкой прокладывались деревянные брусья. Броневики в бою оказались уязвимы с передней части, так как разбивались скаты колес. Пришлось с задней части сделать надежную защиту и водить броневики в бой задним ходом. Это дало положительный результат. В последующем колеса броневиков оборудовались грузолентой, обеспечившей им большую живучесть. К 14 сентября была изготовлена 31 машина, что позволило сформировать танковый батальон. 14 сентября началось бронирование еще 15 тракторов…» Этот документ вносит некоторую ясность, в число показываемых бронетракторов входят еще и броневики, изготовленные из грузовиков. А сколько на самом деле было забронировано тракторов в Одессе — пока неизвестно. С полной уверенностью можно сказать лишь то, что все они различались и по вооружению, и по базовому шасси.

На заводах, фабриках, в учреждениях формировались вооруженные отряды народного ополчения, которые шли на передовую, на корабли, шли отстаивать свой дом, свою Одессу. Женщины и девушки строили баррикады и оборонительные рубежи, грузили корабли, эвакуировали раненых, помогали врачам в госпиталях, многие из них, взяв в руки оружие, сражались с врагом.

Введя в бой резервы, немецко-румынские войска с утра 15 сентября возобновили наступление по всему фронту, нанося силами не менее трех пехотных дивизий, поддержанных танками, главный удар в общем направлении на хутор Вакаржаны, Дальник. Бои сразу же приняли ожесточенный характер.

На отдельных участках ценою огромных потерь противнику удавалось вклиниться в расположение оборонявшихся советских частей, но контратаками он отбрасывался в исходное положение.

В то же время ежедневно с востока и запада румынская артиллерия производила методический обстрел города крупнокалиберными снарядами. Только за 6 и 7 сентября в Одессе было разрушено 59 зданий; были повреждены трамваи, водопровод, канализация, связь; в районе порта и на территории города возникали многочисленные очаги пожара.