Desde los primeros días después del inicio de la Operación Barbarroja, la invasión alemana de la Unión Soviética, la brigada participó en las operaciones con la Flota del Mar Negro. Gorshkov fue ascendido a contraalmirante el 16 de septiembre. Durante el asedio de Odesa, Gorshkov llevó a cabo un desembarco en el área de Grigorievka antes de tomar el mando de la Flotilla del Azov en octubre. En septiembre de 1941, durante las batallas por Odesa, Sergei Gorshkov, de 31 años, recibió el título de Contralmirante.