Постепенно прибывало пополнение, но сил защитников все равно было недостаточно. Получили подкрепление и части военно-воздушных сил Одесского оборонительного района. С аэродромов Крыма в Одессу прибыли несколько самолетов Як-1, И-15 и группа флотских штурмовиков Ил-2 под командованием лейтенанта П. И. Кутейникова. 30 августа утром, после полуторачасовой артиллерийской подготовки, противник вновь пошел в наступление. Захватив Августовку, румынские части рвались по кратчайшей дороге к Пересыпи. Враг был уже в пяти километрах от Пересыпи, когда подоспело пополнение, прибывшее из порта и с ходу вступившее в бой. На выручку пришла артиллерия Западного сектора, расположенная на противоположном, западном, берегу Хаджибейского лимана. Опасность прорыва врага к Пересыпи была ликвидирована. Не удалось ему продвинуться и на других участках правого фланга обороны. В Западном секторе с раннего утра в течение нескольких часов противник вел изнурительный артиллерийский обстрел позиций 95 – й дивизии, а в 11 часов крупными силами пошел в наступление, стремясь с северо-запада, со стороны хутора Важного, прорваться к Дальнику. Положение на этом участке становилось все более напряженным. Оно улучшилось лишь во второй половине дня, после того как из Одессы прибыло пополнение. Третьи сутки не стихали ожесточенные бои и в Южном секторе. В полдень противник овладел хутором Красный Переселенец, расположенным между Фрейденталем и Дальником. И хотя контратакой частей Южного сектора при поддержке авиации враг был отброшен в исходное положение, части вновь пополненной 3 – й румынской пехотной дивизии возобновили атаки и к вечеру вышли к кургану, расположенному восточнее Красного Переселенца. Днем возобновился артиллерийский обстрел города, прекратившийся после подавления неприятельской батареи в районе Большого Аджалыкского лимана. Причем вражеские орудия вели огонь уже с более близкого расстояния. 31 августа части Восточного сектора, усиленные маршевым пополнением, с утра предприняли наступление. На участке между Большим Аджалыкским и Куяльницким лиманами они, при поддержке артиллерии кораблей Черноморского Флота, отбросили назад части 13 – й и 15 – й румынских пехотных дивизий, пытавшихся прорваться к Лузановке, отбили у врага Ильичевку и южную часть Гильдендорфа. Хуже обстояло дело на рубеже между Куяльницким и Хаджибейским лиманами, где врагу вновь удалось несколько потеснить советские подразделения. Тем временем в Южном секторе румынские части прорвали оборудованный юго-западнее Дальника дополнительный рубеж и захватили село Ленинталь, образовав опасный клин между 31 – м стрелковым полком «чапаевцев» и 20 – м кавалерийским, временно сменившим 287 – й полк. С первого по третье сентября кровопролитные бои шли во всех секторах, борьба шла в буквальном смысле за каждую пядь земли. 3 сентября румынскими частями был занят хутор Вакаржаны. Впечатленный кровопролитными боями, которые шли на протяжении нескольких недель на подступах к Одессе (4 армия участвовала в боевых действиях со 2 июля), Чуперкэ предложил своему Генштабу сделать перерыв для перегруппировки войск и пересмотра оперативного плана действий. Своим рапортом от 4 сентября он информировал руководство о том, что дивизии первой линии находятся в крайне измотанном состоянии, а дивизии второй линии укомплектованы не полностью. Командование армией предложило вернуться к идее прорыва советской обороны на участке Дальник — Татарка. Румынский командующий подчеркивал, что фрагментарные наступательные действия, которые практиковались до сих пор, не могут привести к решающему перелому. К удивлению Чуперкэ и командования четвертой армией, Генштаб отверг его предложения. Главный контраргумент состоял в том, что «идея группировки больших сил на одном направлении представляет собой большой риск на случай контрманевра противника». Спор между Чуперке — Иоаницу был решен Антонеску не в пользу командования четвертой армией.
После недели непрерывных атак, 5 сентября 1941 года Н. Чуперке предлагал Генштабу перейти к обороне по всему фронту. Но высшее румынское командование отвергло и это его предложение.
