Одновременно с этим из района Черкесска в направлении Сухуми через перевалы Главного Кавказского хребта наступал 49-й немецкий горнострелковый корпус. Стремясь объединить усилия войск и флота для обороны Новороссийска и Тамани, советское командование 17 августа 1942 года создало Новороссийский оборонительный район. В него входили 47-я армия, 216-я стрелковая дивизия из состава 56-й армии, Азовская военная флотилия, Темрюкская, Керченская, Новороссийская военно-морские базы и сводная авиационная группа (237-я авиадивизия и части ВВС Черноморского флота). Командование НОР поручалось генерал-майору Григорию Петровичу Котову. Его заместителем по морской части был назначен командующий Азовской флотилией контр-адмирал Сергей Георгиевич Горшков. Им была поставлена задача не допустить прорыва противника к Новороссийску как с суши, так и с моря. Оборону с суши должна была осуществлять 47-я армия совместно с морской пехотой. Защита базы с моря возлагалась на береговую артиллерию, корабли военно-морской базы и авиацию.

Были предприняты меры по созданию прочной обороны, но к середине августа готовность оборонительных рубежей составляла лишь 20 процентов. Войска Новороссийского оборонительного района, ослабленные в предыдущих боях, уступали в численности противнику: по артиллерии и миномётам в 7 раз, по пехоте в 4 раза, по танкам и авиации в 2 раза.
Защита города началась с августа 1942 года, когда немцы вплотную подошли к Новороссийску. Усилиями армии и ополчения были созданы огневые оборонные точки, противотанковые укрепления и рвы – длиной более 30 км. Враг вошёл в город 7 сентября 1942 года, однако благодаря героическим усилиям защитников немцы не смогли полностью оккупировать Новороссийск. 4 февраля 1943 года в районе городом высадился десант, который начал освободительную операцию, длившуюся 225 дней. 16 сентября 1943 года в городе был уничтожен последний фашист.

14 сентября 1973 года, в честь 30-летия полного освобождения Новороссийска от фашистов, город получил звание Города-Героя.