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.

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: «Оказать содействие 56 отдельной армии действиями бомбардировочной авиации, для чего срочно перебазировать 132 авиадивизию ДБ в район Армавир, Тихорецкая для работы по заданиям командования 56 армии. Прикрытие — истребителями 56 отдельной армии». Но и истребители применялись для штурмовки позиций противника. Так, 590-й истребительный авиаполк подполковника А.Д. Соколова в составе шести самолетов ЛАГГ-3, трех И-16 и девяти И-15-бис в районе совхоза «Овощной» в 10 км севернее Ростова уничтожил три танка, шесть крытых тентом грузовиков, до взвода пехоты.

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.

Вечером на заседании Военного совета 56-й Отдельной армии был подписан приказ № 034, в котором предусмотрительно закреплялись маршруты отхода и переправы на левый берег Дона всех соединений и частей усиления армии. В преамбуле приказа было четко указано: «В целях недопущения пробок и перекрещивания на путях подвоза и эвакуации, приказываю: 7. Закрепить за 343-й стрелковой дивизией с частями усиления основной маршрут: Красный Чалтырь, разъезд Западный, Красный Город-Сад, Койсуг, использовать для людского состава лодочные переправы у Цементного и Шиферного заводов (Верхне-Гниловская). Для гужевого и автомобильного транспорта — Американский железнодорожный мост с выходом от станции Заречная по дороге на Койсуг».

За 353-й стрелковой дивизией со средствами усиления закреплялся основной маршрут: Султан-Салы, Ростов (Буденновский проспект), с использованием переправы по Новому железнодорожному мосту, по плашкоутному мосту в створе Буденновского проспекта и подвижных переправочных средств порта, с выходом на левобережье Дона на Батайское шоссе. Гужевой транспорт 353-й дивизии и артиллерии частей усиления направлялся от железнодорожного виадука по полевой дороге западнее шоссе через реку Чмутова на западную окраину Батайска.

317-й стрелковой дивизии, сводному курсантскому полку 1-го Ростовского артиллерийского училища и стрелково-пулеметному батальону 6-й танковой бригады отводился маршрут через хутор Щепкин, поселок Орджоникидзе, Аксайскую переправу через реку Дон по плашкоутному мосту и далее в станицу Ольгинскую. 31-я стрелковая дивизия получала основной маршрут через поселок Чкалова, Нахичевань, с выходом личного состава на переправу на 29-й линии, а автотранспорта — на новый железнодорожный мост на 45-й линии. 6-я танковая бригада должна была направлять тяжелые и средние танки по старому железнодорожному мосту, а легкие Т-26 и огнеметные ОТ-26 — на Буденновскую переправу.