К концу сентября положение защитников Одессы оценивалось как устойчивое. Однако, 30 сентября 1941 года в связи с осложнением обстановки на Южном фронте и необходимости усиления войск для обороны Крымского полуострова, Ставка приняла решение об эвакуации войск и сдачи города. В Москве считали, что продолжать удерживать город в условиях, когда Крым скоро будет сдан, бессмысленно. Кроме того, Ставка хотела вывезти хоть какое-то количество войск, которое рано или поздно бы погибло в блокаде. Судьба же гражданского населения, ставшего на защиту своего города, никого не волновала.
9-10 октября 1941 года началось последнее наступление на Одессу, которое было отбито по всему фронту. Немецко-румынское командование приняло решение о прекращении штурма города и начало готовиться к длительной блокаде. Однако, город предали и бросили. В период с 1 по 16 октября 1941 года из Одессы было эвакуировано 86 тысяч военнослужащих, 15 тысяч человек гражданского населения, 19 танков и бронеавтомобилей, 462 орудия, 1 158 автомашин, 3 625 лошадей и 25 тысяч тонн военных грузов.
Бегство Красной Армии с Одессы.
Морской порт после бегства Красной Армии.
16 октября 1941 года была завершена эвакуация последнего эшелона оборонявших Одессу войск: в 05:30 утра последний корабль отошёл от причала и взял курс на Севастополь под прикрытием кораблей Черноморского флота и авиации. Однако, румынские войска заняли город только к вечеру, поскольку командование румынских войск опасалось, что город превращён в ловушку или засаду. И румыны не ошиблись. Уходя, Красная Армия взорвали дамбу Хаджибейского лимана. Затопило Пересыпь. Пострадал не враг, а одесситы.
Наводнение в Пересыпе.
Румынские войска занимают Одессу.
В течение 73-х дней оборона Одессы задерживала продвижение правого крыла войск группы армий «Юг» Вермахта. Было отвлечено и сковано до 18 дивизий немецко-румынских войск общей численностью свыше 300 тысяч военнослужащих. Общие потери немецко-румынских войск в районе Одессы составили свыше 92 тысяч военнослужащих, около 200 самолётов и до 100 танков. Потери советских войск за период обороны Одессы составили: 15, 6 тысяч человек безвозвратных потерь и 24,7 тысяч человек санитарных потерь.
Дабы подсластить пилюлю брошенным одесситам, газета «Правда» через несколько дней иезуитски написала: «Вся советская страна, весь мир с восхищением следили за мужественной борьбой защитников Одессы. Они ушли из города, не запятнав своей чести, сохранив свою боеспособность, готовые к новым боям с фашистскими ордами. И на каком бы фронте ни сражались защитники Одессы — всюду будут они служить примером доблести, мужества, геройства».
См. также: Фото | СССР. Одесса во время войны