З червня 1943 року — командувач Амурської військової флотилії, а з березня 1944 року знову командувач Чорноморським флотом. Чорноморський флот під командуванням Октябрського зробив великий внесок в оборону Кавказу. Брав участь у проведенні Одеської та Кримської операції (березень — травень 1944).