В Западном секторе противник с утра в течение пяти часов подвергал интенсивному артиллерийскому обстрелу передний край и второй рубеж обороны 95-й стрелковой дивизии, а затем перешел в наступление. Особенно ожесточенный бой разгорелся на участке 161-го стрелкового полка. Почти всюду неприятельские атаки были отражены. Только в одном месте двум полкам противника удалось потеснить один из батальонов 161-го полка на 800 метров и прорваться к хутору Кабаченко. Для восстановления положения командир дивизии генерал-майор В. Ф. Воробьев ввел в бой свой резерв.
В Восточном секторе противник также попытался наступать, но успеха не имел: 421-я дивизия уверенно отбила все атаки. В бою 1330-й стрелковый полк и 162-й отдельный зенитно-пулемётный батальон, которым командовал капитан Т. Г. Копейкин, уничтожили до двух батальонов вражеской пехоты.
Серьезную поддержку частям Восточного сектора оказывали корабли и авиация Черноморского флота. Крейсер «Коминтерн», эсминцы «Сообразительный», «Беспощадный», «Незаможник», канонерская лодка «Красная Армения» метким огнём корабельной артиллерии заставили замолчать несколько вражеских батарей в районах Чебанки, Шицли, Новой Дофиновки и непрерывно поддерживали огневую завесу перед фронтом. С крымских аэродромов прилетали группы самолётов, ведомые прославленными летчиками А. К. Кондрашиным, Н. А. Токаревым и А. П. Цурцумия (впоследствии им было присвоено звание Героев Советского Союза). Для бомбардировки войск противника днем использовались самолёты Пе-2, ДБ-3, СБ, а ночью — лодочная авиация Одесского оборонительного района (ГСТ и МБР-2). Поражение целей производилось с горизонтального полета и пикирования с высот 3000–1000 метров. Флотская авиация за два дня — 16 и 17 сентября — уничтожила под Одессой более 60 танков и автомашин, артиллерийскую батарею и около 300 солдат и офицеров противника, сбила в воздушных боях два самолёта.
Секретарь комсомольской организации 5-й эскадрильи 2-го бомбардировочного авиаполка, кандидат в члены ВКП(б) лейтенант П. С. Скатов за проявленное мужество в борьбе с фашистами был назначен командиром звена и представлен к правительственной награде. Выполняя свой 19 боевой вылет, лейтенант Скатов вел звено на бомбардировку полевых батарей противника в районе станции Выгода. Несмотря на сильный огонь зенитной артиллерии, звено сделало два захода на цель. Вражеским снарядом самолёт лейтенанта Скатова был подбит, члены экипажа ранены. Бомбардировщик вошел в спираль и устремился к земле. Однако у земли летчику удалось выровнять самолёт и направить его на позиции противника. Имея еще бомбовый запас, самолёт взорвался в расположении вражеских траншей. Так героически погибли лейтенант П. С. Скатов, штурман лейтенант Л. Ф. Катурга, стрелок-радист сержант Розанов и воздушный стрелок сержант Горба.
Газета «Правда» 17 сентября опубликовала передовую статью «Героические защитники Одессы». В ней говорилось: «С огромным вниманием вся страна следит за героической обороной Одессы. К городу, окруженному немецко-румынскими ордами, со всех концов нашей великой земли несутся волны сочувствия и поддержки. Защитники Одессы доблестно обороняют город от яростных атак фашистских войск».
В передовой «Правды» приводились яркие примеры доблести и отваги, проявленные советскими воинами в боях под Одессой. В частности, рассказывалось о героических подвигах разведчика А. А. Нечипоренко, сражавшегося в одной из частей, державших оборону в Восточном секторе: «Младший сержант Александр Нечипоренко известен как храбрейший разведчик, не терявшийся в самой сложной обстановке. Вместе с другими смельчаками он пробрался с радиостанцией на территорию, занятую фашистами, и оттуда корректировал артиллерийский огонь наших батарей. Во время следующего рейда Нечипоренко с двумя товарищами уничтожил вражескую миномётную батарею, еще через день — пулемётное гнездо, десять румын и немцев. Находясь в одиночной ночной разведке, тов. Нечипоренко напал на противотанковую батарею фашистов. Забросав её гранатами, он уничтожил несколько человек из прислуги, остальные бежали. Разведчик запряг лошадей в противотанковую пушку, забрал зарядные ящики и помчался к своей части. Пушка оказалась исправной, в зарядных ящиках нашли 70 снарядов и 200 бронебойных винтовочных патронов». А. А. Нечипоренко одним из первых защитников Одессы был награжден орденом Ленина. В ряде смелых операций, проведенных Александром Нечипоренко, участвовали его боевые друзья А. Колодин и А. Подковка.