8 августа румынский Генеральный штаб издал оперативную директиву №31, поставив условием разгром 4-й армией советских частей между Днестром и Тилигульским лиманом и взятие Одессы с ходу. В этот же день в Одессе было объявлено осадное положение.
Успехи немецко-румынского наступления в Бессарабии и форсирования Днестра создали у румынского командования иллюзию, что на пути к городу румынские части не встретят серьёзного сопротивления. Первоначально их расчёты, казалось, оправдывали себя. Советские части отступали в беспорядке, отбиваясь от наседавшего противника. При отступлении выявились недостатки организации связи между воинскими частями, не было радиосвязи, поэтому информацию о продвижении противника советские командиры получали зачастую из случайных источников.
Однако уж через несколько дней ситуация изменилась. 11-12 августа наступавшие румынские подразделения встретили серьёзное сопротивление в районе станции Карпово. 2-я и 7-я румынские пехотные дивизии попали под сосредоточенный огонь и понесли серьёзные потери. На протяжении 12 августа были предприняты две безуспешные попытки захватить железнодорожную станцию. 13 августа наступление румынских частей было временно приостановлено генералом Ионом Антонеску для укрепления фронта к западу от Хаджибейского лимана несколькими новыми подразделениями (5-й пехотной, 1-й пограничной и 1-й броневой (divizia Blindata) дивизией.
С целью прорыва передовой линии обороны западнее Хаджибейского лимана генерал-лейтенант Николае Чуперкэ замыслил фронтальный удар в направлении Карпово-Выгода силами 3-го корпуса (3-я, 7-я и 11-я пехотные дивизии), в то время как 1-й корпус (1-я гвардейская, 1-я пограничная и 21-я пехотная дивизии) должны были предпринять отвлекающий удар в направлении Кагарлык – Вакаржаны.
17 августа командование 4-й румынской армии издало приказ №35, в котором, в частности, говорилось:
«2. Наступление будет проводиться 3-м и 1-м армейскими корпусами 18 августа 1941 г., согласно условиям, закреплённым приказами № 33 и 34 и уточнёнными на конференции командующих крупными подразделениями от 16 августа.
3. Пехотные части должны начать наступление в тёмное время суток с целью к 3 часам 10 минутам подавить основные точки сопротивления противника. Время наступления будет определять каждое подразделение самостоятельно в зависимости от расстояний, которые должны преодолеть на каждом участке наступления.
4. Артподготовка не проводится. Артиллерия начнёт обстрел противника только в том случае, когда артиллерия противника начнёт обстрел, а также по запросу пехотных частей.
5. Броневая бригада берёт под своё руководство все боевые машины, которые были предоставлены 3-му армейскому корпусу. Бригада будет находиться в подчинение 3-го армейского корпуса, после того как пехотные части проникнут на позиции противника и возьмут под свой контроль противотанковую защиту…»
Как видно из планов румынского командования, в качестве основной задачи они ставили прорыв в центре, вдоль железной дороги, ведущей к Одессе, на позициях 161-го полка (командир — полковник С.И.Серебров) 95-й стрелковой дивизии, оборонявшего участок Бриновка — Новосёловка — станция Карпово. Путь вдоль железнодорожной линии Раздельная-Одесса был кратчайшим. Румынская армия имела очевидное преимущество в живой силе и технике и её командование рассчитывало на скорую победу.
Перед рассветом 18 августа 1941 года солдаты 3-го полка «Доробанць» 11-й румынской пехотной дивизии начали наступление на железнодорожную станцию Карпово. В 6.30 вступил в бой 1-й танковый полк 1-й румынской броневой дивизии (имевший на вооружении чешские танки LT-35). Количество наступавших румынских танков превышало 60 единиц.
Начштаба Приморской армии Николай Крылов вспоминал: «Танки шли впереди, пехота за ними, густыми цепями. А дальше виднелись уже не цепи, а колонны. То ли румынское командование очень уж верило в свой успех, то ли просто не берегло своих солдат, которых у него тут было много. Вслед за танками наступали, как потом выяснилось, полки двух пехотных дивизий — 3-й и 7-й.
Наши бойцы были строго предупреждены: огня не открывать до особого сигнала. И красноармейцы, видевшие, как танки и целая лавина вражеской пехоты, беспорядочно стреляющей на ходу, приближаются к нашему переднему краю, проявили исключительную выдержку.
Полковник Серебров дал сигнал, когда головные танки подошли к первой траншее на четверть километра. Артиллерия ударила прямой наводкой по танкам, пулемётчики и стрелки — по шеренгам пехоты. В бой вступили истребители танков, сидевшие с зажигательными бутылками и гранатами в ячейках впереди траншей.
Эффект массированного огня с короткой дистанции получился большой. Стали останавливаться подбитые танки, другие загорались от метко брошенных бутылок. Пехота, не дойдя до наших окопов, залегла».
Дала о себе знать неподготовленность румынской армии к масштабным применениям танков, отсутствие опыта взаимодействия танков и пехоты. К тому же и командир 1-й румынской броневой дивизии Иоан Сион не имел должного опыта командования, до своего назначения на должность он командовал зенитной частью. С другой стороны, сказалась и умелое руководство советскими частями.
Командир 95-й дивизии В.Ф.Воробьёв и начальник артиллерии полковник Д.И. Пискунов выдвинули в район станции основную часть своих огневых средств — 57-й артиллерийский полк майора А.В. Филипповича и 97-й отдельный противотанковый дивизион капитана В.И. Барковского. На этот же участок было переброшено большинство пулемётов, полученных дивизией от Тираспольского укреплённого района, в результате чего была достигнута плотность пулемётного огня: по станковому пулемёту на каждые 50—100 метров. На этом же участке сосредоточился резерв дивизии — разведбатальон с лёгкими броневиками и танками Т-37. Накануне советские командиры позаботились о том, чтобы подготовить бойцов к борьбе с вражескими танками. Учитывая, что на тот момент в частях не было противотанковых ружей, основной упор был сделан на использование противотанковых гранат и бутылок с зажигательной смесью.
Несмотря на сопротивление, около 30 румынских танков прорвались через траншеи. Обогнув наблюдательный пункт 161-го полка и станцию, эта группа двинулась вдоль железной дороги в советский тыл.
У штаба армии не было подвижного противотанкового резерва. Было решено снять с огневых позиций ближайший к району прорыва дивизион бригады ПВО. Зенитный дивизион всё же не понадобился. Артиллеристы 95-й дивизии сумели перехватить танки противника.
В лощине вблизи посёлка Виноградарь, между Карповом и Выгодой, танки почему-то остановились, быть может, ожидая приказаний или свою пехоту. Этого оказалось достаточно, чтобы полковник Пискунов успел перебросить к посёлку несколько орудий. Когда они открыли огонь, танки начали разворачиваться. А в соседней лесопосадке уже стояли «сорокопятки» противотанкового дивизиона Барковского. Три машины сразу же были подбиты. Остальные, не рискуя двигаться без пехоты по нашим тылам и натыкаться на батареи, пошли через линию фронта обратно.
Николай Крылов вспоминал: «Во второй половине дня генерал Воробьёв соединился с командармом с наблюдательного пункта полковника Сереброва. Командир дивизии доложил, что противник бежал с поля боя, оставив множество убитых и раненых, и что с НП он сам насчитал двадцать пять подбитых и сожженных танков.
— Фролович говорит, что такого ещё не видывал... Танки до сих пор горят, и всё поле в дыму! — весело объявил Софронов, кладя трубку. — Поздравление надо ему сочинить официальное, от Военного совета. Особо отметить артиллеристов и истребителей танков. Не зря Воробьёв о бутылках беспокоился — пригодились! Пусть представляет отличившихся к награде...
— Знаешь что, Георгий Павлович, — предложил член Военного совета Воронин. — Если завтра там будет потише, давай-ка отправим туда делегатов от других частей — откуда можно. Пусть поглядят на подбитые танки и всем расскажут. Пожалуй, не только Воробьёв, а никто ещё у нас такого побоища не видел.
— Полезная будет экскурсия, — согласился командарм.
Генерал Софронов счастливо улыбался. Радостное возбуждение охватило всех находившихся на армейском КП».
В бою под Карпово совершил свой подвиг и командир 3-го батальона 161-го полка 22-летний лейтенант Яков Бреус. Именно на участке этого батальона прорвались румынские танки. Задержать их батальон не смог, но, пропустив танки через свои траншеи, бойцы продолжали отбивать атаки пехоты. Противник обладал численным превосходством, против батальона наступал целый полк, и был момент, когда одна рота дрогнула, начала отходить. Грозила образоваться брешь, которая могла надломить пашу оборону, и командир 161-го полка приказал комбату восстановить положение любой ценой. Бреус вскочил на коня (командиру стрелкового батальона тогда полагался конь), прискакал под огнём на участок этой роты и сам повёл её в контратаку. Командир полка тем временем позаботился об усиленной артиллерийской поддержке.
Отвага и решительность молодого комбата, который сумел предотвратить прорыв вражеских войск, был по достоинству оценён Военным советом Приморской армии, который поддержал представление лейтенанта Бреуса — первого из защитников Одессы — к званию Героя Советского Союза. Он был удостоен этой награды в феврале 1942 года вместе с группой других участников Одесской обороны.
Лично водил своих бойцов в контратаки и командир батальона 90-го стрелкового полка майор В.А. Вруцкий. Его батальон был единственным из 90-го стрелкового полка, который участвовал в бою 18 августа (два других оставались в Южном секторе) и, действуя слева от Сереброва, принял на себя удар значительной части вражеских сил. Батальон отразил все атаки, причем на его участке к исходу дня оказалось больше всего подбитых и сожжённых неприятельских танков.
Несмотря на то, что румынским частям ценой больших потерь удалось захватить станцию Карпово, их дальнейшее продвижение вперёд захлебнулось. 37-й пехотный полк «Доробанць» достиг северной окраины Михайловки, но не смог продвинуться далее. 14-й и 16-й полки «Доробанць» попали под перекрестный огонь со стороны Михайловки и Карпово и понесли тяжёлые потери. Командиры обоих полков были ранены. К вечеру 7-я пехотная дивизия смогла проникнуть вглубь советской обороны на 1 км, в то время как 11-я и 3-я дивизии продвинулись всего лишь на 800 метров.
Удар, нанесённый врагу 18 августа в Западном секторе, был первой большой победой советских войск под Одессой.
Николай Крылов в своих мемуарах писал: «хотя с рубежа, который отстояла 18 августа 95-я дивизия, ей затем пришлось отойти, этот бой надолго сделался для нас своего рода символом прочности Одесской обороны».
Подбитые танки служили ярким доказательством того, что с противником, даже лучше вооружённым, можно бороться. Несколько из них ночью тягачами были даже доставлены в более удобное для осмотра место. Своеобразная экскурсия на место боев способствовала поднятию морального духа советских солдат.
Бой при Карпово имел не только моральное значение. Румынские историки вполне справедливо называют его «катастрофой» (dezastrul de la Karpova). Потери румын были огромны, выведено из строя 32 танка, погибли три офицера.
После боя при Карпово остатки 1-й броневой дивизии были отведены в резерв 4-й армии, а 21 августа 46 поврежденных танков (подбитых и поломанных) были отправлены в Кишинёв. Остатки дивизии в составе 1-го румынского армейского корпуса принимали участие в захвате Фрейденталя, а затем из них была сформирована сводная группа (впоследствии переименована в 1-ю штурмовую группу) под командованием подполковника Иона Эфтимиу. Продолжал воевать под Одессой и 2-й броневой полк (состоящий из танков R-35), находившийся в непосредственном подчинении командования 4-й румынской армии.
Преимущество румынской армии в танках было подорвано, что существенно ослабило её наступательную мощь. Стало понятным, что Одессу с ходу взять не удастся. Более того, прочность советской обороны заставила командование 4-й румынской армии отказаться от лобового удара и перенести основное внимание на фланги, где впоследствии им удалось достичь существенных успехов. Бои на центральном направлении с этого момента носили вспомогательный характер.