Ensimmäiset maanalaiset kivikaivokset alkoivat ilmestyä 1800-luvulla, kun Odessassa rakennettiin voimakkaasti. Niitä käytettiin halpojen rakennusmateriaalien lähteenä. Kalkkikiveä leikattiin sahoilla, ja louhinnasta tuli niin intensiivistä, että 1800-luvun jälkipuoliskolla katakombien laaja verkosto aiheutti kaupungille monia haittoja.
Venäjän vuoden 1917 vallankumouksen jälkeen kivien louhinta kiellettiin Odessan keskusta-alueella (Porto-Franko-vyöhykkeen sisäpuolella, joka rajoittuu Vanhan sataman Franko- ja Panteleymonovskaja-katuihin).
Toisen maailmansodan aikana katakombit toimivat neuvostopartisaanien, erityisesti Vladimir Molodtsovin ryhmän, piilopaikkana. Valentin Kataev kuvasi teoksessaan Mustanmeren aallot Neuvostoliiton partisaanien taistelua akselivoimia vastaan Odessan ja sen läheisen esikaupungin Usatoven alla.
Vuonna 1961 perustettiin kerho ”Etsintä” (Poisk) tutkimaan partisaanien liikkumisen historiaa katakombeissa. Perustamisestaan lähtien se on lisännyt ymmärrystä katakombeista ja toimittanut tietoa tunneleiden kartoituksen laajentamiseksi.
Väestömäärältään yli miljoonan asukkaan kaupunki hyötyisi joidenkin mielestä metron käyttöönotosta. Tunnelit on mainittu syyksi sille, miksi tällaista metrojärjestelmää ei ole koskaan rakennettu Odessaan.
Kalkkikiven louhintaa on jatkettu 2000-luvun alusta lähtien kaivoksissa, jotka sijaitsevat Dofinovkassa, Byldynkassa ja ”Fomina balka” Odessan lähellä. Nykyaikaisen kaivostoiminnan tuloksena katakombit laajenevat edelleen.