В дальнейшем, в начале сентября 1941 года, 1-й Черноморский полк морской пехоты был включен в состав сформированной в Восточном секторе Одесского оборонительного района 421-й стрелковой дивизии как ее 1330-й стрелковый полк. Под этим наименованием он участвовал в обороне Одессы, Крыма и в начальном периоде обороны Севастополя. Затем стал 381-м стрелковым полком 109-й стрелковой дивизии, оборонявшей Севастополь.
Кроме 1-го и 2-го полков морской пехоты, сформированных в Одессе, в Севастополе из числа матросов кораблей и вспомогательных судов ЧФ был 15 августа 1941 года сформирован и направлен в Одессу «1-й Добровольческий отряд морской пехоты» под командованием майора А. С. Потапова численностью 600 человек. 4 сентября 1941 года этот отряд был направлен на пополнение 161-го стрелкового полка 95-й стрелковой дивизии.
В дальнейшем, будучи полковником, А. С. Потапов, командуя 79-й морской стрелковой бригадой, участвовал в обороне Севастополя. Затем, уже в звании генерал-майора, командуя 255-й бригадой морской пехоты, участвовал в обороне и освобождении Новороссийска и Таманского полуострова в 1942–1943 годах.
Следом за отрядом Потапова в Севастополе в период с 19-го по 26 августа 1941 года были сформированы и направлены затем в Одессу еще пять отрядов морской пехоты: 2-й отряд (700 человек) под командованием майора И. М. Денщикова (4 сентября 1941 года он был направлен на пополнение 25-й Чапаевской дивизии), 3-й (270 человек) – командир майор П. Е. Тимошенко (4 сентября был направлен на пополнение 1-го Черноморского полка морской пехоты), 4-й – командир капитан А. И. Жук (4 сентября направлен на пополнение 1-го Черноморского ПМП), 5-й – командир капитан В. В. Спильняк (4 сентября был направлен на пополнение 54-го стрелкового полка 25 СД) и 6-й (720 человек) – командир майор А. И. Щекин (4 сентября был направлен на пополнение 54 СП 25 СД).
Также при подходе немецких войск к Очакову для обороны этой военно-морской базы Черноморского флота к 13 августа 1941 года в дополнение к находившемуся там еще до войны 141-му Местному стрелковому (караульному) батальону из части личного состава находившейся там 2-й бригады торпедных катеров Черноморского флота был сформирован отдельный отряд морской пехоты. Всего к началу обороны Очакова в его гарнизоне помимо уже упомянутых частей морской пехоты имелись саперная рота и подразделение пограничников, сформированное из личного состава пограничных застав Очаковской пограничной комендатуры.
Моряков и пограничников поддерживали несколько береговых батарей: 5-я (четыре 45-мм пушки), 7-я (четыре 75-мм пушки), 15-я (четыре 203-мм орудия), 22-я (четыре 203-мм орудия). Кроме того, из пяти дореволюционных 75-мм морских пушек, обнаруженных в арсеналах бывшей Очаковской крепости, был сформированы перед началом обороны еще две береговые батареи – двухорудийная на лагерной косе и трехорудийная на окраине города.