בתחילת המאה העשרים התגוררו באובודובקה יותר מ-1,500 יהודים – כשליש מכלל תושביה. במאי 1919, בזמן מלחמת האזרחים ברוסיה (1920-1918), נרצחו כ-250 גברים יהודים בפוגרום שעשתה בעיירה כנופיה אוקראינית. בעקבות הפוגרום עזבו יהודים רבים את אובודובקה, ובין שתי מלחמות העולם ישבו בה כ-500 יהודים. רובם עסקו במלאכה, ועד סוף שנות העשרים גם במסחר. מעטים מהם עסקו גם בחקלאות. בימי השלטון הסובייטי פעלו בעיירה בית ספר ביידיש וכן בית כנסת.
הגרמנים כבשו את אובודובקה ב-28 ביולי 1941, אך רוב היהודים הספיקו להימלט עם נסיגת הצבא האדום ונותרו בה רק כ-15 משפחות יהודיות. ב-1 בספטמבר 1941 סופחה העיירה לטרנסניסטריה שבשליטת רומניה.
בנובמבר 1941 גורשו לאובודובקה כ-10,000 יהודים מבוקובינה (Bucovina) ומבסרביה (Bessarabia). הרובע היהודי במרכז העיירה הוכרז גטו והוקף גדר תיל. היהודים חויבו לצאת לעבודות בנייה וחקלאות. יהודים רבים שולחו לעבודת כפייה במחנות עבודה גרמניים, ורובם נספו שם. התמותה בגטו הייתה גדולה במיוחד בחורף 1941/42, כאשר מתו שם אלפי יהודים בגלל הצפיפות, הרעב, הקור ותנאי התברואה הירודים ובגלל מגפת טיפוס.
ביזמת השלטון הוקמו בגטו אובודובקה ועד יהודי ושירות סדר יהודי. מפעם לפעם הצליח הוועד להכניס לרשימות הפליטים יהודים אוקראינים שנמלטו מהאזור הגרמני, ובכך להפוך את שהייתם בגטו לחוקית. באביב 1942 הקים הוועד בית תמחוי לנזקקים, ולאחר מכן הפעיל בגטו גם בית חולים ובו 12 מיטות. בסתיו 1942 החל להגיע לאובודובקה סיוע של מזון ותרופות מועד העזרה היהודי בבוקרשט. לפי נתוני הוועד בבוקרשט, במרס 1943 נותרו בגטו אובודובקה כ-1,460 יהודים בלבד.
יחידת פרטיזנים שפעלה באזור ב-1943 קיימה קשרים עם תושבי הגטו, ואחד מהם, מאיר פצ'רסקי (Pecherski), השתתף בפעילותה. בפברואר 1944 שדדו חיילים גרמנים ואוקראינים נסוגים את היהודים שנשארו בגטו.
ב-14 במרס 1944 שחרר הצבא האדום את אובודובקה.
