20 октября в направлении на высоты 137,8; 145,1; Орловка перешли в наступление 252-я стрелковая дивизия, 331-й и 648-й гвардейские артиллерийские полки, 121-я танковая бригада (15 октября после доукомплектации бригада имела 7 KB, 17 Т-34, 18 Т-60 и Т-70). К исходу дня танки достигли северных скатов высоты 137,8. Дальнейшее продвижение было сдержано фланговым огнем немцев с западных скатов высоты 137,8. В результате первого дня боя бригада потеряла сгоревшими 2 Т-34, подбитыми 3 KB, 6 Т-34, 5 Т-60 и Т-70, в строю оставалось 4 KB, 9 Т-34, 5 Т-60 и Т-70. При этом отсутствовала налаженная связь с авиацией и артиллерией, в результате чего имели место удары авиации и нанесение двух залпов «катюш» по своим войскам, в том числе по танкам на исходных рубежах.
К исходу 21 октября 121-й танковой бригаде все-таки удалось выполнить поставленную задачу, при этом в ее строю остались 1 KB, 7 Т-34, 5 Т-60 и Т-70. После удачного наступления 22–23 октября бригада восстанавливала поврежденную матчасть.
24 октября 121-я танковая бригада во взаимодействии с 226-й стрелковой дивизией продолжила наступление на высоту 139,7, при этом она потеряла 7 Т-34 и 3 Т-70. К исходу дня она в районе балки Грачева перешла в резерв командира 226-й стрелковой дивизии и находилась там до 27 октября 1942 года. За время боев бригада уничтожила 13 немецких танков, 39 орудий и 21 пулемет, а также 580 человек личного состава.
20 октября из исходных позиций в районе балки Грачева совместно с 212-й стрелковой дивизией перешла в наступление 91-я танковая бригада в направлении МТФ, высота 139,7; 141,0 силами 345-го танкового батальона и в направлении высот 128,9; 131,9 — 344-м танковым батальоном (после доукомплектации 15 октября она располагала 6 КВ, 20 Т-34, 13 Т-60 и Т-70). В этот день потери бригады составили сгоревшими 1 KB, 4 Т-34, подбитыми 1 KB, 4 Т-34, 6 Т-70.
21 октября совместно с 692-м стрелковым полком 212-й стрелковой дивизии в направлении на высоту 139,7 продолжала наступать 91-я танковая бригада, но, не имея поддержки пехоты и артиллерии, она не продвинулась вперед, понеся потери — сгоревшими: 1 Т-34 и 1 Т-70; подбитыми: 4 Т-34 и 2 Т-70. С 25 октября бригада находилась в резерве командующего 66-й армией.
20 октября совместно с 62-й стрелковой дивизией в направлении высота 122,7, западные скаты высоты 137,8, Орловка перешла в наступление 64-я танковая бригада (на 15 октября она располагала 4 KB, 22 Т-34, 13 Т-60 и Т-70). В результате того, что приданная танкам пехота их не поддерживала, а залегла перед передним краем обороны, бригада в течение 20–21 октября потеряла 38 танков: сгоревшими 1 KB, 5 Т-34, 9 Т-70; подбитыми 3 KB, 11 Т-34, 2 Т-70; пропавшими без вести 1 KB, 3 Т-34, 4 Т-70.
20 октября перешли в наступление 116-я стрелковая дивизия и 58-я танковая бригада в направлении восточных скатов высоты 128,9. В результате боя бригада потеряла сгоревшим Т-34, подбитыми 2 Т-34 и 3 Т-70. При этом было подбито 4 немецких танка. С 21 октября она также находилась в резерве 66-й армии. 27 октября в ее строю имелось только 2 Т-34 и 2 Т-70.
21 октября в направлении высоты 218,4 перешел в наступление находящийся в составе 21-й армии 647-й отдельный танковый батальон в составе 3 Т-34 и 7 Т-60. В результате боя его потери составили Т-34 сгоревшим и подбитыми 4 Т-60. После этого он в боях не участвовал, и на 27 октября в его строю находились 1 Т-34 и 4 Т-60.
Всего же в ходе боев 20–25 октября наши танковые части потеряли 14 KB, 43 Т-34 и 35 Т-60/Т-70, 100 человек убитыми и 146 ранеными. Немцам они нанесли следующие потери: 27 танков, 83 орудия, 124 пулемета, 98 разрушенных ДЗОТов, 1900 человек убитыми.
Несмотря на то что полностью выполнить поставленную задачу частям Донского фронта не удалось, тем не менее они отвлекли часть немецких сил непосредственно от самого Сталинграда, облегчив положение 62-й армии. Применение танков показало, что тактический уровень подготовки командиров РККА по-прежнему отстает от немецкого, остается большая несогласованность в действиях пехотных командиров и командиров танковых частей, нарушается приказ № 325 НКО по использованию танков, они продолжают осуществлять лобовые атаки, артиллерия не подавляет ПТО, а продолжает вести огонь по площадям.
Выводы и уроки оборонительного сражения