O segundo segmento tem 169 km, seguindo pelo rio Danúbio, 570 m até à confluência do rio Prut, e chega ao mar Negro, no fundo do golfo de Musura, a 6 km a oeste do Chilia, no delta do Danúbio. Deve-se à mesma comissão soviético-romena de 1940 o traçado.
Neste segmento há um litígio referente às anexações de 1948 pela União Soviética, "herdadas" em 1991 pela Ucrânia: a Roménia comunista cedeu ilhas à URSS (como a Ilha das Serpentes) por um protocolo especial, mas a Roménia democrática moderna contesta a validade deste acordo que não foi ratificado pelos dois países. Quanto às águas territoriais, a fronteira está indefinida.