С переходом приморцев на новую линию обороны необходимо было форсировать инженерные работы на новых рубежах. По решению Военного совета Приморской армии в помощь специальным инженерным частям (восемь отдельных рабочих и пять строительных батальонов) были направлены части и подразделения военно-морской базы, тыловых учреждений. К участию в строительстве оборонительных сооружений широко привлекалось и гражданское население, главным образом женщины. Строительством руководил начальник инженерных войск армии полковник Г.П. Кедринский.
В связи с тем, что с 10 августа Одесса оказалась отрезаной от сети советских железных дорог, Военный совет армии решил сформировать из «вольных» путейцев железнодорожный батальон. В армию были призваны 1500 рабочих и служащих железной дороги: 400 путейцев, 400 эксплуатационников, 100 связистов, 400 вагонников и паровозников и 200 работников охраны. Батальону поручено было обеспечить доставку на фронт под Одессу вооружения, боеприпасов, горючего и продовольствия. Одновременно бойцы батальона несли вооруженную охрану, устраняли последствия бомбардировок, спасали эшелоны с ценными военными грузами. Из состава батальона были подобраны бригады машинистов бронепоездов.
Встретив в предыдущие дни сильный отпор со стороны 95-й стрелковой дивизии, находившейся в центре советской обороны, 15 августа противник, видя бесперспективность лобовых атак, направил основные румынские части на правый и левый фланги, рассчитывая прорваться к городу с северо-востока и северо-запада.
В Восточном секторе продолжался ожесточенный бой в районе Булдынки. 1-й полк морской пехоты при поддержке артиллерии эсминца «Шаумян», 412-й и 21-й береговых батарей в течение дня одну за другой отбивал атаки превосходящих сил противника, пытавшегося прорваться к Черноморскому побережью. При этом морские пехотинцы понесли значительные потери: в 1-м и 2-м батальонах полка было убито и ранено до 40 % личного состава.
В Южном секторе с новой силой разгорелись завязавшиеся накануне бои в районе села Кагарлык. Неся большие потери, неприятель перебрасывал сюда все новые и новые подкрепления и предпринимал атаку за атакой. На позиции двух батальонов 31-го стрелкового полка наступала гвардейская дивизия противника. Во второй половине дня, после упорных боев ей удалось прорвать линию обороны в стыке 31-го и 287-го стрелковых полков и к концу дня захватить южную окраину Кагарлыка.
13 и 15 августа генерал И. Антонеску посетил румынские части на одесском фронте, встретился с командирами 1-го и 3-го корпусов генералами Т. Ионеску и В. Атанасиу. Вместе со своим командованием и германскими генералами он согласовал последние детали нового наступления румынских войск, которое началось 16 августа. 1-й корпус атаковал в направлении Кагарлык – Дальник, в то время как 3-й корпус напирал у Куяльницкого лимана. Румынские войска, преодолевая ожесточенное сопротивление советских войск, медленно, но упорно продвигались вперед
