Ngày 19 tháng 8, các sư đoàn bộ binh 9 và 73 mở màn cuộc tấn công bằng các đoàn công kích vào các cụm phòng thủ Severskaya và Abinsk. Đến cuối ngày, quân Đức đã chiếm được các làng Seversk, Ilisky, Chernomorskiy và cô lập Abinsk. Đến ngày hôm sau, mọi cố gắng của quân Đức nhằm đánh bật lữ đoàn bộ binh 103 (Liên Xô) khỏi Abinsk đều bất thành. Tướng G. V. Kotov tăng viện cho cụm phòng thủ Abinsk tiểu đoàn bộ binh 144. Ngày 21 tháng 8, quân Đức chuyển hướng tấn công, để lại sư đoàn bộ binh 73 bao vây Abinsk, họ sử dụng Sư đoàn bộ binh 10 (Romania) và sư đoàn bộ binh 9 đánh chiếm các làng Anastasievskaya và Troitskaya nhưng đã bị hai tiểu đoàn của lữ đoàn bộ binh 103 chặn lại ở ga Krymsk. Cùng ngày, Sư đoàn kỵ binh 3 Romania tấn công khu phòng thủ Temryuk. Để tăng cường khu phòng thủ này, Bộ tư lệnh Tập đoàn quân 47 yêu cầu phân hạm đội Azov tăng cường tiểu đoàn hải quân đánh bộ 500 và sử dụng các tàu tuần tiễu "Bug", "Don", "Dniets" và tàu số 4 liên tục pháo kích vào đội hình tấn công của Sư đoàn kỵ binh 3 (Romania) làm sư đoàn này bị tổn thất nặng. Ngày 21 tháng 8, tướng Wilhelm Wetzel điều Sư đoàn bộ binh 35 (Đức) vào trận thay Sư đoàn kỵ binh 3 (Romania) mở lại cuộc tấn công. Lần này, quân Đức không đột kích thẳng vào cụm phòng thủ mà đi vòng qua phía rồi bao vây Temryuk từ phía Taman. Ngày 22 tháng 8, tiểu đoàn hải quân đánh bộ 500 (Liên Xô) bỏ Temryuk lên các tàu tuần tiễu rút lui về giữ Anapa. Ngày 21 tháng 8, Quân đoàn bộ binh xung kích 5 (Đức) huy động 2 sư đoàn bộ binh 9 và 73 mở cuộc đột kích lớn vào Krymsk từ hướng Anastasievskaya. Sư đoàn bộ binh 10 (Romania) tấn công từ Troiyskaya. Tướng G. P. Kotov điều thêm lữ đoàn bộ binh 83 đến tăng cường phòng thủ nhưng không chặn được đòn tấn công của ba sư đoàn Đức và Romania. Ngày 22 tháng 8, quân Đức chiếm Abinsk và Krymsk. Quân Đức đã mở được cánh cửa trên tuyến phòng thủ đầu tiên của Tập đoàn quân 47 (Liên Xô) tại Đông Bắc Novorossiysk.[3]

Trong các ngày 22 và 23 tháng 8, các lữ đoàn bộ binh 83 và 103 (Liên Xô) lùi về tuyến phòng thủ thứ hai, cùng với các lữ đoàn 14, 142 giữ chính diện Neberdzhayevskaya, Nizhnibakanskaya, Gorno-Veselyi (Gornyy). Vấp phải đội hình phòng thủ dày đặc của bốn lữ đoàn bộ binh Liên Xô, các cuộc tấn công của các sư đoàn bộ binh 9, 35 Đức trong ngày 24 tháng 8 để khoan sâu thêm vào tuyến phòng thủ thứ hai của quân đội Liên Xô để mở tiến vào Novorossiysk qua con đường nhựa Verkhny-Bakansky đều thất bại. Ngày 25 tháng 8, tướng G. V. Kotov sử dụng sư đoàn bộ binh 77 còn sung sức mở cuộc phản kích về phía Đông Bắc Neberdzhayevsk. Tuy nhiên, sau ba ngày chiến đấu liên tục, sư đoàn bộ binh 77 chỉ chiếm được một số điểm cao không quan trọng và buộc phải dừng lại vì tổn thất nặng. Tranh thủ thời gian quân Đức tạm dừng để củng cố lực lượng, ngày 26 tháng 8, Phân hạm đội Azov điều thêm ba tiểu đoàn hải quân đánh bộ 144, 305 và 388 lập ba chốt phòng thủ quanh khu vực Anapa để giữ chặt hướng Taman. Trong 5 ngày cuối tháng 8 năm 1942, tướng Richard Ruoff bố trí lại lực lượng. Sư đoàn bộ binh 132 được đưa vào thay thế sư đoàn bộ binh 35, sư đoàn bộ binh 73 và thay sư đoàn bộ binh 9 mở hướng đột kích mới từ phía Đông qua Natukhaevskaya và Mefodiyevsk (???). Ở ven Biển Đen, sư đoàn xe tăng 22 (Đức) phối hợp với sư đoàn bộ binh 10 (Romania) đánh chiếm khu phòng thủ Anapa, làm suy yếu thêm tuyến phòng thủ của quân đội Liên Xô trên hướng Biển Đen.[1]

Ngày 1 tháng 9, sư đoàn bộ binh 46 (Đức) và sư đoàn kỵ binh 5 (Romania) từ Kerch (Krym) đổ bộ lên bán đảo Taman và nhanh chóng được chuyển đến vùng phụ cận Novorossiysk. Ngày 2 tháng 9, quân Đức mở lại cuộc tấn công vào Novorossiysk, ép các đơn vị Liên Xô phòng thủ tại đây lùi sâu thêm đến tuyến phòng thủ thứ ba. Khu vực nội đô Novorossiysk và quân cảng bắt đầu nằm trong tầm bắn của pháo binh Đức. Bộ Tư lệnh Cụm tác chiến Biển Đen được thành lập và đã điều động sư đoàn 318 từ Tập đoàn quân 18 đến Novorossiysk bằng đường biển để bịt lỗ thủng trên tuyến phòng thủ tại Neberdzhayevsk và Verkhnebakanskiy. Hạm đội Biển Đen cũng điều thêm trung đoàn hải quân đánh bộ 200 và các tiểu đoàn hải quân đánh bộ độc lập 15, 16, 17 có tổng cộng 3.400 quân từ Poti đến Novorossiysk. Ngày 4 tháng 9, các sư đoàn bộ binh 46 và 35 (Đức) cố gắng đột nhập thành phố từ hướng Neberdzhayevsk, lữ đoàn bộ binh hỗn hợp 14 và tiểu đoàn xe tăng độc lập 126 (Liên Xô) đã tổ chức phản kích với sự yểm hộ bằng mật độ bắn phá rất cao của các pháo hạm «Харьков» và «Сообразительный». Mặc dù quân Đức phải bỏ dở cuộc tấn công nhưng Tập đoàn quân 47 vẫn không thể thiết lập được tuyến phòng thủ liên tục.[5]

Một lần nữa, tướng Richard Ruoff lại đổi hướng tấn công, tập trung binh lực cho sư đoàn xe tăng 22 và sư đoàn bộ binh 73 công kích Novorossiysk từ hướng Tây Bắc. Ngày 5 tháng 9, xe tăng Đức vượt qua các chốt phòng thủ của quân đội Liên Xô tại Volchi-Vorota (Bolshiye Khutora), Abrau-Dyurso và Nam Ozereyka. Sáng ngày 6 tháng 9, xe tăng Đức đã đánh chiếm con đường bộ Neberdzhayevsk - Mefodievsk và lao nhanh về ngoại ô Tây Bắc Novorossiysk. Ngày hôm đó, Bộ Tư lệnh Cụm Biển Đen cách chức chỉ huy trưởng khu phòng thủ Novorossisk của tướng G. P. Kotov. Tướng A. A. Grechko được giao nhiệm vụ chỉ huy khu phòng thủ. Tuy nhiên, tình hình đã nghiêm trọng đến mức khó có thể đảo ngược. Ngày 7 tháng 9, quân Đức bắt đầu luồn qua các chỗ trống trên tuyến phòng thủ không liên tục của quân đội Liên Xô và đột nhập các khu phố phía Bắc Novorossiysk. Sư đoàn bộ binh 9 (Đức) đánh chiếm nhà ga Novorossiysk. Đến cuối ngày 9 tháng 9, sư đoàn bộ binh 73 (Đức) đã chiếm đóng các khu phố phía Tây Novorrossiysk. Từ ngày 10 đến ngày 15 tháng 9, tướng A. A. Grechko đã tập trung những lực lượng còn lại của Tập đoàn quân 47 ở phía Đông Novorossiysk, tổ chức hai chốt phòng thủ tại Gelendzhik và Arkhipo-Osipovka để ngăn không cho quân Đức đột phá dọc theo Biển Đen về phía Tuapse.[1]

Ngày 19 tháng 9, trong một nỗ lực cuối cùng để đột phá về hướng Tuapse, tướng Richard Ruoff đưa sư đoàn bộ binh sơn chiến 5 vào trận, cùng với các sư đoàn bộ binh 9, 73 và sư đoàn kỵ binh 3 (Romania) tấn công tuyến phòng thủ phía Đông Novorossiysk hướng về Gelendzhik. Sau khi để cho kỵ binh Romania vào sâu đến 6 km trong dải phòng ngự, ngày 25 tháng 9, tướng A. A. Grechko sử dụng các sư đoàn bộ binh 77 do đại tá E. E. Kabanov, các lữ đoàn hải quân đánh bộ 83 và 255 mở một trận phản công tại khu vực Erivan (???). Sau hai ngày liên tục bị tập kích, Sư đoàn kỵ binh 3 (Romania) bị đánh tan, sư đoàn bộ binh 73 (Đức) bị thiệt hại nặng. 8.000 quân Đức và Romania chết và bị thương trong trận phản công này. Chiến dịch tấn công Novorossiysk của quân Đức kết thúc. Tướng Richard Ruoff phải chuyển các đợn vị của Tập đoàn quân 17 tại phía Bắc và Tây Novorossiysk sang thế phòng ngự, Lữ đoàn hải quân đánh bộ 255 (Liên Xô) chiếm được một căn cứ đầu cầu nhỏ phía Đông Nam Novorossiysk mà sau này, trở nên nổi tiếng với biệt danh "Đất Nhỏ". Trong cuộc phản công diễn ra vào tháng 1 năm 1943, căn cứ này trở thành bàn đạp quan trọng để Quân đội và Hải quân Liên Xô lấy lại Novorossiysk và mở các chiến dịch chiếm lại bán đảo Taman trong năm 1943.[5]