Apie savo ketinimus veržtis link Azovo jūros maištininkai pranešė rugpjūčio 23 d.[1] Rugpjūčio 24 d. pakrantės miestas Novoazovskas buvo apšaudytas iš Rusijos teritorijos.[2] Rugpjūčio 25 d. iš Rusijos į Ukrainos teritoriją netoli Novoazovsko įvažiavo šarvuotų transporto priemonių kolona[3][4][5] Prieš tai daugelį savaičių arčiau nei 30 km nuo šios vietos nebuvo jokių sukilėlių grupuočių. Sunkios kovos vyko Markynės kaime, esančiame už 7 km nuo Novoazovsko.[6] Sukilėliai iš šio kaimo apšaudė Novoazovską.[7] Pasak Mariupolio miesto internetini puslapio Dnipro ir Donbaso batalionai atmušė ataką ir užpuolikai pasitraukė link sienos.[8] Rusijos užsienio reikalų ministras Sergejus Lavrovas teigė, jog jis apie incidentą nieko nežino ir pranešimus apie Rusijos pajėgų įsiveržimą pasiūlė laikyti „dezinformacija“.
Rugpjūčio 26 d. DLR sukilėliai, padedant Rusijai, apšaudė Novoazovską iš už Rusijos sienos. Ukrainos pasieniečiai Novoazovsko-Veselo-Voznesenskos pasienio perėjoje rodė reporteriams artilerijos sviedinių išmuštus kraterius po apšaudymo, kaip jie teigė, iš Rusijos teritorijos. Rusija neigė bet kokį savo vaidmenį šiuose įvykiuose ir tvirtino, kad sukilėliai veikia patys, jų neremiami.[9] Pasak Ukrainos ginkluotųjų pajėgų šiuo apšaudymo norėta išvesti iš rikiuotės Ukrainos artilerijos pozicijas šiame rajone.[10] Apšaudymo metu virš miesto matėsi dūmai, daug gyventojų iš miesto bėgo automobiliais ir sunkvežimiais.[11] Buvo apšaudyta ir miesto ligoninė, infekciniame skyriuje sužeisti keturi medikai.[12]
Rugpjūčio 27 d. iš Rusijos per sieną link Novoazovsko vėl įsiveržė Rusijos kariuomenę ir jų remiami maištininkai.[13][14] Nors Ukrainos vyriausybė teigė „visiškai kontroliuojanti“ miestą, miesto meras Olegas Sidorkinas patvirtino, kad į miestą jau įsiveržė maištininkai. Jis taip pat teigė, kad miesto puolimo metu sukilėliai naudojo tankus ir šarvuotą techniką ir sužeisti mažiausiai keturi civiliai.[14] Ukrainos pajėgos teigė, kad šiauriau, netoli Starobeševo, pastebėjo į pietus, link Novoazovsko, judančią 100 šarvuotų transporto priemonių, tankų, Grad reaktyvinių salvinių kovos mašinų koloną.[14] Šios transporto priemonės buvo pažymėtos „baltais apskritimais ar trikampiais“, panašiais į rankų raiščius, kuriuos turėjo Rusijos desantininkai sučiupti Ukrainos vyriausybinių pajėgų prieš kelias dienas Ukrainos teritorijoje. Ukrainos pajėgos, neturėdamos sunkiosios ginkluotės, aviacijos ar artilerijos palaikymo, skubiai ir chaotiškai pasitraukė iš miesto.[13][15] Rugpjūčio 28 d. Nacionalinio saugumo ir gynybos taryba patvirtino, kad Novoazovską užėmė Rusijos pajėgos, o Ukrainos kariai, taip pat pasieniečiai ir savanoriai, atsitraukė į Mariupolio gynybą.[16]
Rugsėjo 1 d. rusų karių mieste nebebuvo matoma, jame pasiliko tik DLR maištininkai. Nepaisant to, kai kurie vietiniai gyventojai teigė, kad už miesto liko „žaliųjų žmogeliukų“, pagal analogiją Rusijos kariais be skiriamųjų ženklų, kurie okupavo Krymą 2014 m. vasario mėnesį.[17]
Pasak Ukrainos ir Vakarų vyriausybių Rusijos kariuomenė padėjo ar tiesiogiai dalyvavo puolant Novoazovską.[17] Švedijos, Lenkijos ir Latvijos užsienio reikalų ministrai tai įvertino kaip Rusijos agresiją ir karą prieš Ukrainą.[18][15] Rusija kaip ir visai kitais atvejais karo Donbase metu tvirtino, kad niekaip su mūšiais nėra susijusi, nors prieš puolant Novoazovską vyriausybės pajėgos kelis kartus buvo apšaudytos artilerijos iš Rusijos teritorijos, nes arčiausios maištininkų artilerijos pozicijos negalėjo šios vietos pasiekti.[6]
Tuo metu, kai užpuolikai užėmė miestą, NATO teigimu Ukrainoje kovojo mažiausiai 1000 Rusijos karių. Pasak vieno iš Donecko Liaudies Respublikos vadų tuo metu, kai jie puolė Novozaovską, jiems padėjo „rusų savanoriai“.[18] Novoazovsko mūšio metu Nacionalinio saugumo ir gynybos taryba išplatino video įrašą, kuriame Novoazovske matomas tankas T-72. Ukrainos vyriausybė tai pateikė kaip Rusijos pajėgų dalyvavimo mūšyje įrodymą.[19][20]