Символом освобождения города от фашистской оккупации было поднятое в тот же день над Оперным театром красное знамя. Одесса находилась под оккупацией немецких и румынских войск почти три года, с сентября 1941-го по апрель 1944-го. План «Одесской операции» разрабатывался командующим войсками фронта генералом армии Родионом Малиновским совместно с представителем Ставки ВГК Маршалом Советского Союза Александром Василевским. 19 марта 1944 года он был утвержден Верховным Главнокомандующим Иосифом Сталиным.
Перегруппировка войск 3-го Украинского фронта и подготовка «Одесской операции» проводилась в весеннюю распутицу, да еще и под проливными дождями. В целях повышения подвижности войск, быстрого обхода узлов сопротивления и опорных пунктов врага, выхода им в тыл и захвата важных узлов дорог, переправ и мостов на реках в дивизиях создавались подвижные передовые отряды в составе до роты автоматчиков, взвода саперов на автомашинах, с одним-двумя 45-мм орудиями или самоходно-артиллерийскими установками.
По мере возможности с учетом погоды наступавшим войскам оказывала поддержку авиация 17-й воздушной армии и Черноморского флота. Она наносила массированные удары по отходившему противнику, а транспортная авиация, в связи с трудностями снабжения сухопутных войск в условиях распутицы и бездорожья доставляла им по воздуху боеприпасы, горючее и другие грузы.
Операция по освобождению Одессы заняла три недели – с 26 марта по 14 апреля 1944 года. За это время была разгромлена приморская группировка немецко-фашистских сил между реками Южный Буг и Днестр. Главную трудность представляла местность – большое количество водных преград – реки, лиманы, изрезанная и сильно укрепленная береговая линия. Войска 2-го и 3-го Украинских фронтов двигались с нескольких направлений. После освобождения Николаева, немецкие войска вынуждены были отойти к реке Днестр. 30 марта 1944 года морской десант освободил город Очаков. 4 апреля 1944 года соединения конно-механизированной группы и 37-й армии овладели станцией Раздельная, перерезав железную дорогу, связывающую Одессу с Тирасполем.
Одессу обороняли более шести вражеских дивизий немецкой 6-й армии. Утром 6 апреля 1944 года они предприняли попытку прорваться через станцию Раздельную на Тирасполь. Удар противника пришелся по частям 82-го стрелкового корпуса 37-й армии, не успевшего создать прочной обороны. Ценой больших потерь врагу удалось пробиться через боевые порядки корпуса, выйти к переправам через реку Кучурган в районе Наксия, Ангелиновка, соединиться со своими войсками, действовавшими северо-западнее Раздельной.
Подтянув дополнительные силы, командующий 37-й армией организовал удар по прорвавшемуся противнику. Во второй половине 7 апреля 1944 года он был отброшен к югу и юго-востоку от Раздельной. 57-я армия в этот день продолжала наступление и продвинулась от 8 до 15 километров. Однако части вражеских войск удалось отойти за Днестр.
Вечером 9 апреля 1944 года 86-я гвардейская, 248-я, 320-я и 416-я стрелковые дивизии 5-й ударной армии овладели станциями Сортировочная, Kyяльник, Пересыпь и ворвались в северные кварталы Одессы. Части 8-й гвардейской и 6-й армий вышли на подступы к Одессе с северо-запада. У противника оставался единственный путь отхода в районе Овидиополь с последующей переправой через Днестровский лиман. В этом направлении он и начал отводить свои тылы и войска. Часть войск пыталась пробиться к переправам через Днестр в районе Беляевки. По отходящим колоннам врага наносила удары советская авиация. 262-я ночная бомбардировочная дивизия и 244-я бомбардировочная дивизия бомбили вражеские суда в порту.
Сводки с фронта поступали неутешительные, советские войска освобождали один населенный пункт за другим, и понимая неизбежность взятия Одессы Красной Армией, немецкие и румынские оккупационные власти стали спешно вывозить с территории города предприятия народного хозяйства целиком: была демонтирована и вывезена «Одесская фабрика рыбных консервов имени Ворошилова», «Одесский завод шампанских вин», «Одесский маслозавод», оборудование каучукового завода, троллейбусные и трамвайные парки, фабрики лепного искусства, типографии, все имущество «Института хирургии, пластики и онкологии», монеты из фонда нумизматики «Одесского музея» и многое другое. Всего же, по сведениям историков, в самом городе в то время было разграблено и уничтожено 2290 зданий.
При штурме Одессы Красная армия опиралась на поддержку местных жителей, войскам помогали партизаны и подпольщики, вышедшие из катакомб и укрытий, хорошо знающие город и оборонительные сооружения противника. Они помогли очистить город от врага и предотвратили подготовленные им взрывы порта, причалов, зданий, складов. В ночь на 10 апреля 1944 года партизаны Куяльницкого отряда под командованием Леонида Горбеля уничтожили подрывную команду противника, которая должна была взорвать дамбу Хаджибеевского лимана и затопить Пересыпь, которая открывала советским войскам путь в город.
В результате ожесточенных боев 10 апреля 1944 года Одесса была освобождена. Потери немецко-румынских войск составили свыше 27 000 солдат и офицеров убитыми и более 11 000 — пленными, 952 артиллерийских орудия, 443 танка и штурмовых орудия, 95 складов с боеприпасами и продовольствием. За время оккупации в Одессе погибли 82 000 жителей, 78 000 человек были угнаны на принудительные работы в Германию.
В результате «Одесской операции» Черноморский флот получил возможность перебазировать в северо-западный бассейн Черного моря легкие силы флота и авиацию, что создавало угрозу изоляции с моря крымской группировки противника, блокированной советскими войсками с суши. Советские войска полностью освободили Николаевскую и Одесскую области, а также значительную часть Молдавии. Были созданы плацдармы на правом берегу Днестра, что создало предпосылки для дальнейшего наступления советских войск в направлении Румынии, Болгарии и Балкан.
1 мая 1945 года приказом Верховного Главнокомандующего Одесса была объявлена городом-героем. Указом Президиума Верховного Совета СССР от 8 мая 1965 года за выдающиеся заслуги перед Родиной, мужество и героизм, проявленные трудящимися города Одессы в борьбе с немецко-фашистскими захватчиками, и в ознаменование двадцатилетия победы советского народа в Великой Отечественной войне городу-герою Одессе вручены орден Ленина и медаль «Золотая Звезда» (№10696).
Советские воины в ходе Одесской операции показали примеры выносливости и воинского мастерства. Многие части и соединения 3-го Украинского фронта, наиболее отличившиеся в боевых действиях, были награждены орденами Советского Союза и удостоены почетных наименований Одесских, Николаевских, Раздельненских и Очаковских.
