Но командование Приморской армией и Южным фронтом плохо взаимодействовали с Черноморским флотом, в результате чего вскоре между ними начались трения. Намерение командующего Приморской армией генерал-лейтенанта Г.П. Сафронова освободить тылы армии от лишних людей – многочисленных сотрудников тыловых учреждений, складов, госпиталей и эвакуировать их морем представлялось морскому командованию (контр-адмирал Г.В. Жуков) мерой, ослабляющей силы Одесского гарнизона. Вообще морское командование настаивало на передаче ему всей полноты власти в Одессе. После отхода Южного фронта на Днепр эти требования имели основания, так как с этого момента главная цель обороны Одессы заключалась в защите ее военно-морской базы.
19 августа директивой Ставки Верховного Главнокомандования № 00106 был образован Одесский оборонительный район в составе Приморской армии и Одесской военно-морской базы с приданными ей кораблями. Наступавшие на этом направлении части 4-й румынской армии были усилены до 18 дивизий, что обеспечило ей еще большее превосходство над оборонявшими Одессу советскими войсками. К 20 августа войска Приморской армии в Западном и Южном секторах обороны Одессы были отведены на передовой и частично на дополнительный передовой рубежи, где продолжали отражать дальнейшие попытки румынских войск прорваться к городу.
С 20 августа Приморская армия вошла в подчинение командующего Черноморским флотом. Был образован Одесский оборонительный район. В тот же день противник, решив взять Одессу штурмом, начал наступление. В ожесточенных боях, длившихся в течение месяца, советские войска большим напряжением сил к 21 сентября остановили наступление противника на главной полосе в 8—15 километров от города.
К тому времени сложилась тяжелая обстановка в нижнем течении Днепра в районе Каховки. К концу августа 9-я армия Южного фронта, отойдя за Днепр, удерживала оборону в районе Каховки, где противнику удалось захватить небольшой плацдарм. Непосредственно в том районе оборонялись на широком фронте 296-я и 176-я стрелковые дивизии, в составе которых имелось 130 полевых орудий (калибра свыше 76 мм). Всего же в распоряжении командующего армией было 373 орудия и миномета, и условия местности позволяли осуществлять маневр огнем артиллерии в полосе всей армии. Но в инженерном отношении позиции войск оборудовались слабо, а между дивизиями имелся плохо обеспеченный стык.
Войскам 9-й армии в районе Каховки помогала Дунайская военная флотилия. Ее мониторы «Ударный» и «Мартынов», канонерские лодки «Днепр» и «Буг», 8 бронекатеров, минный заградитель «Колхозник» и полтора батальона морской пехоты, пользуясь рукавами и притоками Днепра, постоянно наносили неожиданные удары по противнику. Бронекатера подходили вплотную к немецким переправам у Каховки и обстреливали не только эти переправы, но и прилегающие к ним берега. Для защиты от ударов бронекатеров немецкое командование было вынуждено развернуть на берегу Днепра несколько артиллерийских батарей и содержать их в постоянной боевой готовности.