В бой были введены все соединения 3-го моторизованного корпуса. На его левом фланге 92-й и 120-й мотопехотные полки 60-й моторизованной дивизии, усиленные танковой ротой 14-й танковой дивизии, с двух сторон атаковали позиции 3-го сводного курсантского полка 1-го Ростовского артиллерийского училища у хутора Каменный Брод и на высоте 83,6 и прорвали оборону. Во второй половине дня 60-я моторизованная дивизия отбросила остатки 317-й Бакинской стрелковой дивизии и вышла к балке Большая Камышеваха и хутору Красному, развернувшись фронтом на восток.
14-я танковая дивизия двумя боевыми группами нанесла удар вдоль дороги Большие Салы – Ростов-на-Дону и после ожесточенного боя с пехотой 31-й стрелковой дивизии и остатками 12-го танкового полка 6-й танковой бригады к 14.30 прорвалась в район поселка Орджоникидзе, высот 117,1 и 112,7, Ковалевки, угрожая выходом к Аксайской переправе через Дон. Атака была отбита. Бригада СС «Лейбштандарт СС Адольф Гитлер» при поддержке 4-го танкового полка 13-й танковой дивизии овладела укрепленным узлом обороны Султан-Салы. Встала прямая угроза прорыва немецких танков и мотопехоты в Ростов-на-Дону.
Захват вермахтом Ростова-на-Дону
В ночь на 20 ноября остатки 353-й стрелковой дивизии, в которой сохранил боеспособность только 1145-й стрелковый полк, отошли на северо-западную окраину Ростова, к поселку Каменоломни. 343-я Ставропольская стрелковая дивизия в течение дня отражала атаки мотопехоты 13-й танковой дивизии. В связи с отходом правого соседа полковник Чувашев был вынужден развернуть 1155-й стрелковый полк фронтом на север между селом Крым и балкой Чалтырской.
Для обороны северных и северо-восточных подступов к Ростову по приказу генерала Ремезова была введена в бой 347-я Краснодарская стрелковая дивизия полковника Н. И. Селиверстова. 1175-й Майкопский стрелковый полк майора Черкасского из Батайска был переброшен в район высоты 105 и поселка Каменоломни, где вошел в подчинение командира 31-й стрелковой дивизии полковника М. И. Озимина. 1177-й Анапский стрелковый полк майора Ф. Г. Рыбкина прикрыл Аксайскую переправу, а 1179-й Нефтегорский стрелковый полк полковника В. П. Зюбанова из Ольгинской выдвинулся на восточную окраину Ростова – в поселок Орджоникидзе, аэропорт, поселок Фрунзе. Здесь он с ходу вступил в бой с танками и мотопехотой 14-й танковой дивизии. 907-й Приморский артиллерийский полк капитана Чубы двумя дивизионами поддерживал огнем 1177-й и 1179-й стрелковые полки. Штаб дивизии разместился в Доме актера, на пересечении улиц Театральной и Максима Горького.
В этот день наземным войскам активно помогали ВВС. Утром Ставка ВГК директивой № 004997 приказала командующему Закавказским фронтом:
К исходу дня войска 56-й Отдельной армии занимали рубеж между станицей Грушевской, хутором Камышеваха, Каменным Бродом, балкой Рубежной, высотами 93,3, 97,0, 109,4, балкой Чалтырской и восточной окраиной хутора Калинин. Части Ростовского гарнизона (230-й полк конвойных войск НКВД, 33-й мотострелковый полк НКВД, Ростовский стрелковый полк народного ополчения, батальон Ростовского военно-политического училища) спешно готовили оборону по окраинам города и в районе переправ через Дон на Буденновском проспекте. Оперативных резервов у командарма-56 в районе Ростова больше не было.