Прочитав радиограмму, Жуков не стал принимать по ней какого-либо решения, а передал ее для ознакомления находившемуся в это время в Одессе заместителю наркома ВМФ вице-адмиралу Левченко. Левченко оставил в силе распоряжение о поддержке пехоты, пояснив, что решение об использовании кораблей эскадры ЧФ, придаваемых базе, по-прежнему остается в компетенции ее командования и заодно приказал вынести выговор начальнику штаба базы, усмотрев в его действиях по выполнению приказа командующего флотом превышение власти.
Пока высокое начальство решало, что делать с радиограммой командующего флотом, командир «Бойкого» Годлевский по собственному почину делал все от него зависящее, чтобы сэкономить время после получения разрешения на открытие огня. Связавшись по телефону с корпостом, он запросил координаты цели и приказал приготовить расчетные данные для открытия огня от Воронцовского маяка.
Получив разрешение вступить в бой, эсминец в течение пяти минут снялся со швартовов и уже в воротах порта произвел первый залп по врагу — впервые за всю историю Одесской обороны. Вступив в бой, «Бойкий» не выходил из него 4 дня, хотя и получил за это время 18 пробоин.
6 сентября свидетелем стрельбы эсминца стал сам командующий флотом, прибывший в Одессу на лидере «Харьков». Лидер, у которого во время перехода вышел из строя один котел, вынужден был уменьшить ход и не успел добраться до базы затемно. На рассвете в воротах порта, хорошо пристрелянных румынами, лидер был накрыт огнем батарей противника, получил повреждения, и на нем появились раненые. Катерам пришлось прикрывать «Харьков» дымзавесой, а эсминцам — подавлять румынские батареи огнем.
Во время пребывания в Одессе Октябрьский несколько изменил свое мнение об огневой поддержке новыми кораблями войск Одесского оборонительного района. После «Бойкого» в Одессу пришел еще более современный эсминец — «Способный», закончивший государственные приемные испытания только 22 июня. Эсминец пробыл в базе 6 дней, правда, применялся он довольно осторожно: за все время пребывания под Одессой им было выпущено всего 77 130-мм снарядов — примерно столько, а иногда и больше выпускали лидер или эсминец всего за один день.
10 сентября те же проблемы снова возникли с приходом в Одессу крейсера «Красный Кавказ». «Красный Кавказ» благодаря глубокой модернизации был значительно более современным кораблем, чем остальные крейсера типа «Светлана», и командование флота оберегало его наравне с лидерами и крейсерами предвоенной постройки. Октябрьский запретил вводить его в гавань. Для такого распоряжения имелись две причины: ворота в гавань были уже хорошо пристреляны румынской артиллерией, и при входе и выходе из нее корабли часто получали пробоины, особенно если это происходило в светлое время суток. Так были повреждены лидер «Харьков» и эсминец «Дзержинский». Кроме этого, с 7-го сентября начались ночные бомбежки порта.
Другие боевые корабли во избежание риска повреждений также старались держаться на рейде, входя в гавань лишь в случае крайней необходимости. Топливо и продовольствие им стали подавать прямо на рейд. Координаты района стрельб, номер и позывные корректировочного поста и приказы на конвоирование судов также отдавались в основном по рации. Все это несколько снижало риск получения повреждений от артиллерийского огня, но почти не уменьшало опасность поражения вражеской авиацией в светлое время суток. Крейсер же своим заметным за многие мили силуэтом неизбежно привлекал внимание румынских наблюдателей.
Чтобы его не разбомбили, пришлось отвлечь с фронта часть и без того немногочисленных истребителей. Авиационным прикрытием «Красный Кавказ» приходилось обеспечивать постоянно, так как противник немедленно устроил за ним охоту. Несколько налетов противника были отражены совместными действиями истребителей и зенитчиков крейсера, но потом одиночный хейнкель-охотник сумел прорваться к кораблю.
Несмотря на то что самолет противника приближался на встречном курсе и на большой высоте (4700 м), его успели вовремя обнаружить, и крейсер выставил завесу заградительного огня. Немецкие одиночные бомбардировщики-охотники являлись грозным противником из-за высокой квалификации и большого опыта их экипажей. Невзирая на плотный огонь, хейнкель упрямо шел боевым курсом и ушел вверх только после того, как снаряды начали рваться в нескольких метрах от самолета, успев сбросить все свои 4 бомбы.