Замысел проведения Одесской наступательной операции был озвучен в Генштабе еще в начале марта 1944 года, когда войска 3-го Украинского фронта вели напряженные бои с группировками немецко-фашистских войск в районе Кривого Рога и Никополя, сел Березнеговатое и Снигиревка. После завершения Березнеговатско-Снигиревской операции войска 5-й ударной и 28-й армий вплотную подошли к Николаеву и в течение 27-28 марта изгнали фашистов из города. В это время 248-я стрелковая дивизия завершила разгром гитлеровцев в морском порту Николаева и соединилась с десантом Черноморского флота.
Войска 5-й ударной армии, очистив Николаев от гитлеровцев, в тот же день начали Одесскую наступательную операцию. Командующий 3-м Украинским фронтом генерал армии Р. Я. Малиновский решил главный удар в этой операции нанести силами 8-й гвардейской и 46-й армий.
Завязались ожесточенные бои при форсировании реки Южный Буг и создании плацдармов у сел Ковалевка, Дмитриевка-Прибужаны и выше Вознесенска. Успешно наступала ударная группировка войск 46-й армии: 4-й мехкорпус, находившийся в ее оперативном подчинении, с десантом пехоты на танках 30 марта освободил Березовку. Преодолевая упорное сопротивление вражеских войск на реках Тилигул, Большой и Малый Куяльник, в ночь с 4-го на 5 апреля он освободил станцию Раздельная и резко повернул на юг в сторону Беляевки и Овидиополя, угрожая перерезать все пути отхода врага из Одессы за Днестр.
Гитлеровцы начали поспешно покидать Одессу, бросая технику и вооружение на улицах города и дорогах.
Замысел командования 3-го Украинского фронта по Одесской наступательной операции заключался в том, чтобы нанести удар по находящейся в городе группировке немцев, не прибегая к тяжелым уличным боям, а путем охвата ее с северо-запада лишить врага путей отхода и вынудить без боя оставить город.
В результате Одесской операции советские войска нанесли тяжелое поражение немецкой 6-й и румынской 3-й армиям. Противник потерял за время операции свыше 27 тыс. человек убитыми и более 11 тыс. человек пленными, 952 орудия, 443 танка и штурмовых орудия, 95 складов с боеприпасами и продовольствием.
Продвижение советских войск составило до 180 км, были освобождены Николаевская и Одесская области Украинской ССР, а также значительная часть Молдавии. Потери фронта в боях с 20 апреля по 10 мая составили 32633 человека, из них безвозвратные – 6882.