Большую помощь защитникам Одессы от фашистов оказывали морские батареи береговой обороны. Они не только поддерживали огнем атакующих, рассеивали боевые порядки врага, но порой им поручали практически всю оборону отдельных участков фронта.
Севернее Одессы находилась 412-я батарея, которой командовал капитан Н. В. Зиновьев. Кроме трёх 180-миллиметровых орудий, на ее вооружении были противотанковые пушки, минометы и установки счетверенных пулеметов. Они наносили большой урон врагу. Так, 16 августа артиллеристы 412-й уничтожили батарею тяжелой артиллерии противника на позиции у села Беляры – она так и не успела сделать ни одного выстрела.
Вражеские автоматчики рвались сквозь поредевшие ряды советских воинов к позиции 412-й батареи. 24 августа артиллеристы и краснофлотцы с помощью срочно прибывших для пополнения плохо вооружённых донецких шахтеров отбили все атаки врага, потерявшего в этом бою более 500 солдат и офицеров. Однако угроза захвата батареи оставалась. В ночь на 25 августа по приказу командования, расстреляв весь боезапас, артиллеристы взорвали батарею и влились в полк Я. И. Осипова. В последующий период обороны войска Восточного сектора поддерживали 39-я и 411-я батареи, расположенные в Южном секторе, и боевые корабли.
В контрударе, намеченном в Восточном секторе обороны Одессы на 22 сентября, значительная роль отводилась морякам. Краснофлотцы должны были нанести удар по тылам врага морским и воздушно-парашютным десантами, обеспечить корабельной артиллерией поддержку наступления. Корабли с десантным отрядом на борту вышли из Севастополя, но в районе Тендры подверглись налету фашистских самолетов. В результате затонули эсминец «Фрунзе» и канонерка «Красная Армения». При этом погиб заместитель начальника штаба обороны капитан 1-го ранга С. И. Иванов и получил ранение контр-адмирал Л. А. Владимирский. Были уничтожены и документы, определявшие подготовку операции. Однако десантный отряд в составе 1617 человек недавно сформированного в Севастополе 3-го полка морской пехоты под прикрытием истребительной авиации приближался к Одессе.
Прибыв в район высадки в ночь на 22 сентября, корабли через 5 минут начали артиллерийскую подготовку — открыли мощный огонь по побережью, занятому врагом, и его тылам. А еще через три минуты с самолета Черноморского флота был выброшен парашютный десант из 23 краснофлотцев во главе со старшиной И. А. Кузнецовым. Парашютисты-десантники успешно справились со своей задачей — дезорганизация в тылу врага, нарушение связи его штабов с передовыми частями.
В 1 час 35 минут под прикрытием огня кораблей началась высадка морского десанта. Первой переправилась на берег рота 3-го батальона морских пехотинцев под командованием младшего лейтенанта И. Д. Чарупы, который еще на переходе к Одессе от имени личного состава роты обратился к командиру полка с просьбой высадить его бойцов первыми. Несмотря на сильный огонь противника, рота Чарупы преодолела сопротивление фашистов и освободила село Григорьевка, создав плацдарм для десанта.
На баркасах переправлялись новые десантники. Прыгая с баркасов, порой по грудь в осенней воде, с поднятым над головой оружием шли моряки к берегу. К 5 часам все три батальона высадились на берег и, развернувшись широким фронтом, атаковали вражеские подразделения. Противник был сметен стремительным ударом моряков и бежал, бросая оружие. В то же время авиация Черноморского флота обрушила бомбы на резервы противника, вражеские аэродромы.
От Григорьевки десантники нанесли удар в направлении сел Чабанка, Новая и Старая Дофиновка. Яростно сопротивлялся враг. Он организовал несколько отчаянных контратак, бросил в бой авиацию. Но остановить морских пехотинцев ему не удалось. Штыком и гранатой, огнем пулеметов и минометов уничтожали фашистов моряки. Даже раненые они продолжали бой до последней возможности. Чабанка была освобождена.
«…Сила моряков неудержима, настойчива, целеустремленна. Поэтому-то враг и зовет моряков на суше «черной тучей», «черными дьяволами», — писал о морской пехоте Леонид Соболев. — Если они идут в атаку, то с тем, чтобы опрокинуть врага во что бы то ни стало.
Если они в обороне, то держатся до последнего, изумляя врага немыслимой, непонятной ему стойкостью.
И когда моряки гибнут в бою, они гибнут так, что врагу становится страшно: моряк захватывает с собой в смерть столько врагов, сколько он видит перед собой».
К вечеру 22 сентября 3-й полк морской пехоты, блестяще выполнив поставленную задачу, вышел к намеченным рубежам у Большого Аджалыкского лимана, соединившись затем с частями, наступавшими от Одессы. В ходе операции моряки захватили вражеские батареи, много пулеметов, минометов и другого оружия, уничтожили 400 солдат и офицеров врага. В районе Чабанки десантники захватили дальнобойные орудия, которые обстреливали порт, город и суда на подходе к порту и причинили так много бед городу.
На следующий день трофейные орудия были провезены по улицам Одессы и установлены в центре города для обозрения. На стволах и щитах пушек моряками были сделаны надписи: «Она стреляла по Одессе. Больше по Одессе стрелять не будет».
На холме у села Григорьевка над братской могилой воинов-десантников, погибших в бою 22 сентября, стоит стена-монумент. Оригинален замысел памятника. Контур фигуры моряка с гранатой в руке образован сквозным вырезом в бетонной стеле. Моряк-десантник, как былинный богатырь, будто выходит из морской волны и пробивает собой оборону противника. На стоящей отдельно стеле надпись: «Здесь в ночь на 22 сентября 1941 года корабли Черноморского флота — крейсеры «Красный Крым», «Красный Кавказ», канонерская лодка «Красная Грузия» и эсминцы «Бойкий», «Безупречный» и «Беспощадный» — высадили десант — 3-й полк морской пехоты, который совместно с воинами 421-й и 157-й стрелковых дивизий нанес контрудар по вражеским войскам. В результате Одесса и порт были избавлены от фашистских артиллерийских обстрелов с востока». Авторы памятника — архитекторы Т. П. Ситарчик, И. С. Персиков и художник Г. И. Добровольский. Его торжественное открытие состоялось в ноябре 1967 года.
Справа от опоясанной гвардейской лентой прорезной стелы, которая далеко видна с автодороги Одесса — Николаев, на наклонной поверхности надгробного камня укреплена литая металлическая плита с рельефными буквами: «Братская могила воинов 3-го полка морской пехоты. Сентябрь 1941 г.».
6 мая 2010 года у посёлка Черноморское был открыт монумент принявшим бой 250 донецким шахтерам и произведено перезахоронение найденных останков героев обороны. Они погибли все, как герои. 12-метровая фигура шахтера с мечом хорошо видна отовсюду, даже с моря. Сама идея монумента принадлежит дончанам. «Это очень значимое для нас событие, — отметил на открытии монумента мэр Донецка. — Это символ героизма, который проявили донецкие шахтеры на одесской земле. Мы через 65 лет отдали долг своим землякам, которые героически приняли неравный бой и участвовали в Обороне Одессы». Автор композиции — донецкий скульптор В. Ф. Пискун.