Медаль «За оборону Одессы» учреждена Указом Президиума Верховного Совета СССР от 22 декабря 1942 года. Автор рисунка медали — художник Н. И. Москалёв.

Медалью «За оборону Одессы» награждались все участники обороны Одессы — военнослужащие Красной Армии, Военно-Морского Флота и войск НКВД, а также лица из гражданского населения, принимавшие непосредственное участие в обороне. Периодом обороны Одессы считается 5 августа — 16 октября 1941 года.

Вручение медали производилось от имени ПВС СССР на основании документов, удостоверяющих фактическое участие в обороне Одессы, выдаваемых командирами частей, начальниками военно-лечебных заведений, Одесским областным и городским Советами депутатов трудящихся.

Медаль «За оборону Одессы» носится на левой стороне груди и при наличии других медалей СССР располагается после медали «За оборону Москвы».

На 1985 год медалью «За оборону Одессы» награждено около 30 000 человек.

Медаль «За оборону Одессы» имеет форму правильного круга диаметром 32 мм. На лицевой стороне медали, на фоне очертаний морского берега и маяка, изображены фигуры красноармейца и краснофлотца с винтовками наперевес. Над фигурами надпись «СССР». По окружности медали, в верхней её части, надпись «ЗА ОБОРОНУ ОДЕССЫ». В начале и в конце надписи маленькие пятиконечные звёздочки. В нижней части медали — лавровый венок, перевитый у начала ветвей ленточкой с пятиконечной звездой на ней. Лицевая сторона медали окаймлена выпуклым бортиком. На оборотной стороне медали надпись «ЗА НАШУ СОВЕТСКУЮ РОДИНУ». Над надписью изображены серп и молот. Все надписи и изображения на медали выпуклые.