Утром неприятель обнаружил, что элеватор захвачен. Видимо, противник предположил, что ему противостоят партизаны, предпринял попытку уничтожить десант небольшими силами, но, встретив неожиданно сильное сопротивление, вынужден был повернуть обратно. Далее в ходе непрерывного многочасового боя фашисты вводили в бой свежие части, артиллерию, шестиствольные миномёты и танки, применяли огнемёты и дымовые шашки, пытаясь выбить десантников из зданий. Десантники несли потери, но каждая новая атака отбивалась шквальным огнём. В батальон поступила радиограмма: «Вступили в соприкосновение с противником. Ведём ожесточенный бой, несём потери». Вечером 26 марта десант радировал в штаб батальона: «Противник атакует. Положение тяжёлое. Прошу дать огонь на меня. Дайте быстро. Ольшанский».

   

Бой продолжался и в ночь на 27 марта. Потери продолжали расти: были убиты оба радиста и уничтожена рация, в живых оставалось всего 15 десантников. Несмотря на полученное ранение К.Ф. Ольшанский продолжал командовать отрядом. Опытному разведчику, старшине первой статьи Юрию Лисицыну было приказано доставить в штаб батальона донесение, доложить о готовности десантников биться до последнего и запросить поддержку с воздуха. Он успешно перешёл линию фронта, но невдалеке от расположения советских войск подорвался на мине. С повреждённой ногой ему удалось доползти до своих и передать пакет.

   

Десантники вели себя геройски. Очередная атака противника началась при поддержке танков, у оборонявшихся не осталось исправных противотанковых ружей, тогда матрос В. В.  Ходырев, которому осколком снаряда оторвало руку, вызвался «встретить их по-севастопольски». Ценой собственной жизни он уничтожил подошедший почти вплотную к зданию вражеский танк двумя связками гранат, тем самым сорвав атаку.

     

После гибели К.Ф. Ольшанского и всех офицеров командование отрядом принял старшина 2-й статьи К. В.  Бочкович. Утром 28 марта оставшиеся в живых морские пехотинцы при поддержке штурмовиков Ил-2 отразили восемнадцатую по счёту атаку врага, оказавшуюся последней. В ходе атак бойцы уничтожили 800 вражеских солдат и офицеров.

     

В ночь на 28 марта 1944 года 61-я гвардейская и 243-я стрелковая дивизии из состава 6-й армии с севера ворвались в город Николаев. Одновременно с востока в город вошли части 5-й ударной армии. С юга в город вступили войска 28-й армии и 2-й гвардейский механизированный корпус. Когда подоспела подмога, в живых оставалось лишь 12 десантников. Все были ранены и обожжены, пятеро – в тяжёлом состоянии. 55 воинов, в том числе и командир отряда, погибли. Николаев и Одесса были заняты советскими войсками. В официальном донесении командира батальона майора Ф.Е. Котанова говорилось: «Отряд старшего лейтенанта Ольшанского за двое суток отразил 18 атак противника, вывел из строя свыше 800 гитлеровцев, уничтожил несколько танков и пушек противника, посеял панику в тылу врага, помешал уничтожению порта и элеватора».

   

Немцы до конца были уверены, что ведут бой с крупным десантом. Пленный обер-лейтенант Рудольф Шварц показал: «Командование Николаевского гарнизона было весьма обеспокоено тем, что за столь короткий срок был разгромлен почти целый батальон. Нам казалось непонятным, каким образом такие большие силы русских прошли на территорию порта».

   

Николаевский десант выполнил поставленную задачу. Его героические действия вошли в историю Великой Отечественной войны как образец воинской доблести. Всем 67 десантникам было присвоено звание Героя Советского Союза.