10 апреля 1944 года советские войска, в ходе Одесской наступательной операции, проводимой в рамках Днепровско-Карпатской операции, полностью освободили Одессу.
План Одесской операции разрабатывался командующим войсками фронта генералом Р.Я.Малиновским совместно с представителем Ставки маршалом А.М.Василевским. 3-му Украинскому фронту предстояло нанести удары в обход Одессы с северо-запада на Тирасполь и Николаев. Поддержку войск фронта возлагались на авиацию и корабли Черноморского флота. Посильную помощь оказывали силы 2-го Украинского фронта. Суммарно силы РККА составляли 470 000 солдат, 435 танков и самоходных орудий, 436 самолётов.
Противостоять советскому наступлению предстояло 6-й немецкой армии и 3-й румынской армии под общим руководством генерал-фельдмаршала Э.Клейста. Немецко-румынские войска насчитывали 350 тысяч человек, 160 танков и самоходных орудий, 550 самолётов.
Наступление началось в первых числах марта. 18 марта советские войска начали форсирование Южного Буга, однако из-за сильного артиллерийского огня противника, завершить форсирование удалось лишь 27-28 марта, после чего началось стремительное наступление на юг.
Левофланговые армии и морская пехота в первый день операции начали штурм Николаева. В новь на 26 марта отряд из 67 человек на семи рыбачьих лодках высадился в Николаевском порту. В течение двух суток десантники отбили 18 контратак, уничтожив до 700 вражеских солдат и офицеров. Совместными усилиями 61-й гвардейской и 24-й стрелковой дивизий 6-й армии и 130-й стрелковой дивизии 5-й ударной армии в ночь на 28 марта ворвались в Николаев. Результатом стало освобождение города к вечеру того же дня.
31 марта войска 37-й армии форсировали Южный Буг и начали наступление в направлении Раздельной. Одновременно десант морской пехоты овладел городом Очаков. 4 апреля соединения конно-механизированной группы и 37-й армии овладели станцией Раздельная, блокировав Одессу от остальной группировки немецких войск.
Утром 6 апреля части немецкой 6-й армии попытались прорваться из Одессы, врагу удалось пробиться через боевые порядки советских войск, однако подоспевшее подкрепление отбросило немцев на юг. Вечером 9-го апреля советские войска освободили северные кварталы Одессы. В результате ожесточённых боёв 10 апреля вся Одесса была освобождена.
Итогом Одесской наступательной операции стало тяжёлое поражение 6-й немецкой и 3-й румынской армий. Продвинувшись на 180 км, советские войска освободили Николаевскую и Одесскую области, значительную часть Молдовы. Черноморский флот получил в распоряжение север-западный район бассейна Чёрного моря.