Приморская армия имела в своем распоряжении 69-й истребительный авиаполк. К началу боев за Одессу советская авиация была малочисленной. На аэродромах города кроме 69-го истребительного авиаполка базировались три отдельные авиаэскадрильи ЧФ: лодочные 7-я и 8-я, а также 70-я бомбардировочная. В начале августа 1941-го в районе Одесса – Николаев еще действовала боевая авиагруппа в составе: 8-го истребительного авиаполка (24 И-16), эскадрильи 32-го истребительного авиаполка (7 Як-1), 94-я истребительная эскадрилья (4 И-15бис), штурмовая эскадрилья (6 Ил-2). Существенную поддержку защитникам Одессы до 13 августа оказывал 9-й истребительный авиаполк (база в Николаеве), а все время обороны – 2-й истребительный авиаполк и 40-й бомбардировочный авиаполк (база в Крыму). По мере продвижения противника на восток старые части вывели из Одессы и Николаева, а их место заняли: 1-я эскадрилья 8-го истребительного авиаполка, 46-я эскадрилья штурмовиков (Ил-2, вооруженные РС-82), а также несколько Як-1 и И-15 из 94-й ОИАЭ[97].
Генерал Н.И. Крылов вспоминал: «Создалось, помню, ощущение, что тут больше авиационных начальников, чем самой авиации. Был начальник ВВС армии– живой и энергичный комбриг Виктор Петрович Катров, имевший, как положено, свой штаб. В Одессе же находились тогда командование и штаб 21-й смешанной авиадивизии. Но из ее боевого состава в полосе Приморской армии базировался уже только один полк – 69-й истребительный, которым, собственно, и ограничивались военно-воздушные силы комбрига Катрова… А единственный полк истребителей должен был защищать от ударов с воздуха отнюдь не только Одессу. Разбросанные по полевым аэродромам «ястребки» прикрывали отход войск к Днестру и переправы, сопровождали летавшие за Днестр бомбардировщики. Когда севернее Тирасполя противник оказался на левом берегу, истребители 69-го полка понадобились и там – для штурмовки вражеской пехоты»[98].
Армия имела 375 орудий и минометов (к 20 августа количество орудий и минометов было доведено до 583). 18-й артдивизион располагал 212 орудиями. Еще имелось 35 орудий береговых батарей ЧФ (130-мм, 152-мм, 180-мм, 203-мм), 20 орудий в подвижном дивизионе. Остальная артиллерия находилась в дивизиях и полках. Около 30 стволов насчитывалось в корабельном отряде поддержки. На передний край, занимаемый стрелковыми полками, направлялись артиллерийские наблюдатели, что ускоряло вызов огня при отражении вражеских атак. Каждое артиллерийское подразделение ориентировалось на поддержку всех частей, до чьих участков оно могло «достать»[99].
Вместе с войсками Приморской армии город защищали моряки Одесской