Les premières carrières souterraines sont apparues au XIXe siècle, alors qu'avait lieu la construction exponentielle de la ville. Les pierres calcaires ont été utilisées comme matériau de construction bon marché puisqu'elles permettaient une découpe à la scie. L'exploitation des carrières fut si intense durant la seconde moitié du XIXe siècle, que le vaste réseau de catacombes causa de nombreux désagréments à la ville. Ainsi, après la Révolution russe de 1917, l'extraction de la pierre a été interdite dans la partie centrale d'Odessa.

Pendant la Seconde Guerre mondiale, les catacombes ont servi de cachettes pour les partisans soviétiques, en particulier l'équipe de Molodtsev. Dans son ouvrage Les vagues de la mer Noire, Valentin Kataev décrit les combats entre partisans soviétiques et envahisseurs fascistes, sous Odessa et dans la proche banlieue d'Usatovo[1]. Dans son livre La vie depuis la pierre, Sophie de Haviland[2] décrit les catacombes et le rôle qu'elles ont joué dans la résistance menée par les partisans au cours de la Seconde Guerre mondiale. En 1961, le Club la Recherche (Poisk) a été créé afin d'explorer l'histoire du mouvement partisan dans les catacombes, son activité a permis de mieux comprendre les catacombes et ainsi de fournir des informations pour étendre la cartographie des tunnels.

Depuis le début de l'exploitation du calcaire du XXIe siècle a continué dans les mines situées à Dofinovka, Byldynka et Fomina Balka proches d'Odessa. Du fait de l'exploitation pierrière contemporaine, les catacombes continuent de s'étendre[3]. Elles sont inscrites comme patrimoine naturel sous lidentifiant : 51-101-5005.