Седьмой Боевой поход едва не стал для Л-20 последним. Вечером 29 августа подводная лодка вышла для действий в пределах мыс Нордкап – мыс Омганг. Вечером 1 сентября Л-20 поставила 20 мин в устье Оксе-фьорда, которое было обнаружено противником спустя три дня при контрольном тралении. Утром 3 сентября у мыса Слетнес Л-20 обнаружила и атаковала тремя торпедами двух охотников охотников (командир подводной лодки оценил цель как транспорт под эскортом сторожевика). Несмотря на то, что на подводной лодке спустя 33 секунды зафиксировали взрыв, немецкие охотники Ujl209 и Uj 1214 смогли уклониться от выпущенных подводной лодкой торпед, а затем контратаковали. (Пять часов назад действующая на соседней позиции С-51 потопила Ujl202 из этой группы). После пуска торпед Л-20 приобрела положительную плавучесть. Чтобы удержать ее на заданной глубине, необходимо было заполнить цистерну быстрого погружения, но из-за ошибочных действий личного состава (не открыт клапан вентиляции цистерны, из-за чего воздух под большим давлением начал уходить через кингстон, нарушив его герметичность), контроль над погружением подводной лодки был утерян. Получившая дифферент 25° на нос Л-20 ударилась о грунт, разбив шахту ГАС «Дракон». Вода под большим давлением через неплотно закрытую крышку шахты стала поступать внутрь прочного корпуса во 2-й отсек. Поняв, что ПЛ тонет, командир Л-20, несмотря на то, что охотники противника продолжали бомбить подводную лодку, направил ее полным ходом к берегу, где глубины не превышали бы предельную. К тому моменту, когда во 2-м отсеке вода достигла нижнего яруса коек и продолжала поступать, подводная лодка легла на грунт на глубине 110 метров. В это время борьбу за живучесть корабля вел личный состав 2-го отсека: старшина 2-й статьи Василий Острянко, старший краснофлотец Николай Чижевский, краснофлотец Николай Никанишин и курсант-практикант ВМУ Николай Портнов. Несмотря на то, что экипажем были приняты меры по герметизации отсека, и в нем создано воздушное противодавление, вода все равно продолжала прибывать. Вскоре она достигла 2-го, а затем и 3-го яруса коек, а личный состав через торпедопогрузочную горловину был вынужден перейти в 1-й отсек, где старшим был командир БЧ-2-3 старший лейтенант Михаил Шапоренко. Кроме него там находились: главный старшина Андрей Пухов, старшина 2-й статьи Александр Доможирский, краснофлотцы Александр Фомин, Георгий Бабошин, Дмитрий Крошкин, Александр Хоботов, Константин Матвейчук и Александр Егоров. На плечи этих тринадцати моряков легла вся основная тяжесть борьбы за спасение подводной лодки. Л-20 имела отрицательную плавучесть, к тому же запасы сжатого воздуха на ней были ограничены. Чтобы всплыть, подводная лодка должна была хотя бы частично осушить аварийный 2-й отсек, что было сделано в труднейших условиях: за счет выпуска воздуха из запасных торпед в аварийном отсеке было создано противодавление, после чего, вернувшись во 2-й отсек, моряки в полной темноте ныряли в ледяную воду, чтобы открыть заклиненный клапан аварийного осушения. Спустя 12 часов после начала нештатной ситуации подводная лодка была готова к аварийному всплытию; для этого вода была откачана из минных труб, торпедных аппаратов, дифферентной, уравнительной и торпедозаместительной цистерн; продолжалось осушение аварийного 2-го отсека. Ночью Л-20 всплыла на поверхность; при этом крен подводной лодки на нос достигал 86°, а созданное противодавление во 2-м и 1-м отсеках через поврежденную шахту гидролокатора резко упало до нормального, в результате чего все 13 человек, находившихся в двух первых отсеках получили кессонную болезнь.