De första underjordiska stengruvorna började dyka upp på 1800-talet, samtidigt som det pågick ett intensivt byggande i Odessa. De användes som en källa till billigt byggmaterial. Kalksten kapades med hjälp av sågar, och brytningen blev så intensiv att det omfattande nätverket av katakomber under 1800-talets andra hälft skapade många olägenheter för staden.

Ingången till katakomberna i Moldavanka på Kartamyshevskaya gatan. Ingångarna till katakomberna måste stängas eller kontrolleras hela tiden för att förhindra att barn kommer in.

Efter den ryska revolutionen 1917 förbjöds stenbrytning i den centrala delen av Odessa (inom Porto-Franko-zonen, som avgränsas av Old Port Franko och Panteleymonovskaya-gatorna).

Under andra världskriget tjänade katakomberna som gömställe för sovjetiska partisaner, särskilt Vladimir Molodtsovs grupp. I sitt verk The Waves of The Black Sea (Svarta havets vågor) beskrev Valentin Kataev kampen mellan sovjetiska partisaner mot axelstyrkorna, under Odessa och dess närliggande förort Usatove.

År 1961 skapades klubben ”Search” (Poisk) för att utforska partisanernas rörelsehistoria bland katakomberna. Sedan dess har klubben utökat förståelsen för katakomberna och tillhandahållit information för att utöka kartläggningen av tunnlarna.

Staden har en stor befolkning på över 1 miljon människor, som vissa anser skulle gynnas av införandet av ett tunnelbanesystem. Tunnlarna har anförts som skäl till att ett sådant tunnelbanesystem aldrig har byggts i Odessa.

Sedan början av 2000-talet har kalkstensbrytningen fortsatt i de gruvor som ligger i Dofinovka, Byldynka och ”Fomina balka” nära Odessa. Som ett resultat av den samtida brytningen fortsätter katakomberna att expandera.