Вместе с первыми подразделениями высадились корректировочные посты для управления огнем корабельной артиллерии, а также личный состав минометной батареи. По мере продвижения морских пехотинцев вперёд сопротивление противника стало расти. Он начал подтягивать артиллерию, бросив против десантников около двух полков пехоты. Однако это не могло спасти положение гитлеровцев. При поддержке корабельной артиллерии десант смял противника и к исходу дня овладел Чебанкой, Старой и Новой Дофиновкой, выполнив поставленную задачу.

В первых рядах атакующих были коммунисты. Комиссар полка батальонный комиссар И. А. Слесарев в самые трудные моменты находился в наиболее опасном месте боя. Командир 3-го батальона старший лейтенант И. Ф. Матвиенко был трижды ранен, но продолжал вести за собой подчиненных.

В лощине, недалеко от Чебанки, десантники обнаружили четырехорудийную дальнобойную батарею, брошенную бежавшим противником. Стволы орудий были направлены в сторону Одессы. Нетрудно было догадаться, что именно из этой батареи враг обстреливал город. На щитах и  стволах каждого из четырех орудий краснофлотцы написали мелом: «Больше стрелять по Одессе не будет». На следующий день жители Одессы восторженно приветствовали моряков, которые провезли захваченную вражескую батарею по улицам города.

«Успеху морского десанта, — говорится в воспоминаниях вице-адмирала Н. М. Кулакова, — способствовали и предварившие его высадку смелые действия в том же районе небольшой группы моряков-парашютистов». Эта же мысль подтверждается в работе Г. И. Ванеева. «Внезапные действия десантников с моря,— пишет он,— огонь кораблей, успешные действия парашютистов в тылу, удары нашей авиации по аэродромам в районе Баден и Зельцы, а затем и по вторым эшелонам  врага в районах Александровка, совхоз Ильичевка, Свердлово, Гильдендорф вызвали замешательство среди вражеских войск».

После получасовой артиллерийской подготовки, ударов флотской бомбардировочной и штурмовой авиации по ближайшим тылам и резервам противника части 421-й и 157-й стрелковых дивизий Восточного сектора Приморской армии перешли в наступление. Они заняли населенные пункты Фонтанка, Шевченко, Ильинка, Александровка и установили между собой непосредственную связь. Среди бойцов и командиров царил небывалый подъем, вызванный переходом от изнурительных оборонительных боев к наступательным действиям. Неприятельские войска не смогли устоять перед сильным натиском советских дивизий, и вскоре их сопротивление было сломлено. Бросая на поле боя убитых и раненых, вооружение, боеприпасы и снаряжение, противник беспорядочно отступал.

Образцы отваги и мужества показывали коммунисты. Когда комиссар 1330-го полка 421-й стрелковой дивизии В. И. Митраков был тяжело ранен, его заменил старший политрук И. Н. Демьянов. В самый напряженный момент боя он поднял бойцов в атаку. Ничто не смогло сдержать наступательного порыва советских воинов. Видя, что танки устремились через вражеские окопы к артиллерийским и минометным позициям противника, первым в атаку поднялся командир взвода парторг 4-й роты 633-го стрелкового полка 157-й стрелковой дивизии лейтенант Иван Захаров. Бойцы его взвода забросали гранатами противника, и пошли в штыковой бой. Сам Захаров метким броском гранаты уничтожил четырех вражеских солдат, а затем спрыгнул в блиндажный окоп и штыком заколол еще трех. Примеру отважного командира последовала вся рота. Враг не выдержал дружной, напористой атаки. 633-й стрелковый полк захватил первую линию вражеских окопов, но приблизиться ко второй не давал пулеметный огонь из дзота, оборудованного на небольшом кургане. И снова отличился взвод лейтенанта Захарова.

— Бей по амбразуре, — приказал лейтенант командиру пулеметного отделения сержанту Григорию Капустину, а сам с группой бойцов скрытно подошел к дзоту и забросал его гранатами.

В этом бою отважный командир был ранен, но продолжал управлять взводом. За умелое руководство подчиненными и личную храбрость лейтенант Захаров и сержант Капустин были награждены орденом Красной Звезды.

Прибывший на рассвете из Новороссийска в Одессу 1-й стрелковый батальон 633-го стрелкового полка прямо из порта броском выдвинулся на стык с 421-й стрелковой дивизией, стремительной штыковой атакой сбил противника, продвинувшись на пять-шесть километров. Во время смены наблюдательного пункта командир батальона с двумя связными и двумя телефонистами пленил без единого  выстрела  двадцать  фашистских  захватчиков. Вражеские солдаты двигались по кукурузному полю, когда перед ними возник с несколькими бойцами советский майор. «Бросай оружие!» — властным голосом приказал он. Оккупанты, окончательно растерявшись, выполнили его требование и подняли руки. Один из связных командира батальона отвел их на командный пункт дивизии, где уже находилось более двухсот пленных вражеских солдат и офицеров.

Успешно выполнила возложенные на нее задачи флотская артиллерия. Эсминцы «Бойкий», «Безупречный», «Беспощадный» и канонерская лодка «Красная Грузия» выпустили по врагу 3225 снарядов разного калибра. Корректировочные посты, высаженные на берег, обеспечили большую эффективность огня. Корабли подавляли очаги сопротивления противника, рассеивали скопления его живой силы и техники.

С наступлением темноты в районе Вапнярки 1330-й полк 421-й стрелковой дивизии соединился с подразделениями морского десанта, советские части прекратили преследование противника и стали закрепляться на достигнутых рубежах.

В результате успешно проведенной операции были разгромлены две вражеские дивизии, захвачены большие трофеи и расширена территория Одесского оборонительного района, что лишило  противника возможности вести артиллерийский обстрел города и порта. Успех операции еще выше поднял боевую способность частей и соединений Приморской армии и моральный дух героических защитников Одессы. К сожалению, у противника сохранилась возможность обстреливать город с юга — из-за Сухого лимана, а также с запада — со стороны Дальника. Но оттуда он стрелял по площадям, не видя целей.

Успешно завершив контрудар, советские войска произвели перегруппировку сил. Наиболее боеспособная 157-я стрелковая дивизия полковника Д. И. Томилова была переброшена на участок Западного и Южного секторов, а оборонять Восточный сектор продолжали войска 421-й стрелковой дивизии с приданным 3-м полком морской пехоты. В оставшиеся дни сентября советские войска закрепились на достигнутых рубежах и отбили все атаки врага. Положение под Одессой стабилизировалось. Войска Одесского оборонительного района начали подготовку к обороне города в зимних условиях.  Было решено  начать строительство отапливаемых землянок для жилья и хозяйственно-бытовых нужд.

Подводя итог проведенной комбинированной операции армии и флота, вице-адмирал И. И. Азаров писал: «Высадка десанта и наступательные действия 421-й и 157-й дивизий принесли успех. Нами были разгромлены 13-я в 15-я пехотные дивизии противника, захвачены пленные и трофеи: 40 орудий различного калибра, четырехорудийная батарея, обстреливавшая Одессу, минометы, пулеметы, много снаряжения и боеприпасов. Противник лишился плацдарма, с которого вел артиллерийский огонь по городу и порту.

После завершения десантной Григорьевской операции я получил из Севастополя радиограмму: собрать всех парашютистов и отправить в Севастополь.

Перед отправкой я встретился с ними. Многие были ранены и пришли в бинтах, но держались бодро: их радовал успех. Просили оставить их в полку морской пехоты. Не хотели покидать Одессу — город, где они впервые узнали горечь потерь и радость победы. Но я получил приказ и не смел его нарушить.

Я попросил рассказать, как они воевали в тылу врага. «...Моряки, раненные, измученные, в одну ночь потерявшие многих друзей, сидели, спокойно рассказывали о своих делах в условиях постоянной смертельной опасности и просили не отправлять их из осажденной Одессы.

Присматриваясь к ним, я все больше проникался непоколебимой верой в нашу победу...»

За образцовое выполнение задания командования и проявленные при этом доблесть и мужество Указом Президиума Верховного Совета СССР от 29 декабря 1941 года парашютисты-десантники были награждены государственными наградами. Грудь краснофлотца Михаила Макаровича  Негребы украсил орден Ленина. Старшина Анатолий Николаевич Кузнецов, сержант Мстислав Николаевич  Богданов, младшие сержанты Михаил Иосифович Баклан и Василий Иванович Чумичев, старший краснофлотец Александр Иванович Леонтьев и краснофлотцы Федор Иванович Воронов, Григорий Михайлович Елисеев, Петр Ананьевич Королев, Алексей Федорович Котиков. Петр Денисович Литовченко и Роман Стефанович Перепелица были удостоены ордена Красного Знамени.