兩軍兵力對比
1941年9月底前，掩護頓巴斯接近地的是西南方面軍(司令爲蘇聯元帥鐵木辛哥)所屬第6集團軍，南方面軍(司令爲德米特里·伊萬諾維奇·里亞貝舍夫中將，10月5日起爲雅科夫·季莫費耶維奇·切列維琴科上將)所屬第12、第18、第9集團軍，共計24個步兵師，3個騎兵師，3個坦克旅。在此方向進攻的法西斯德軍“南方”集團軍羣(司令爲龍德施泰特元帥)轄野戰第17集團軍、坦克第1集羣、野戰第11集團軍一部、羅馬尼亞第3集團軍主力，計有18個步兵師、3個坦克師、10個旅。敵人有生力量和航空兵比蘇軍多1倍，火炮和追擊炮多2倍。
戰爭過程
法西斯德軍統帥部的企圖是，以坦克第1集羣由第聶伯羅彼得羅夫斯克以北地域，以德軍第11集團軍、羅馬尼亞第3集團軍主力由塔夫里亞以北地域，分別向奧西片科(別爾江斯克)總方向實施向心突擊，在梅利托波爾東北圍殲南方面軍。爾後，坦克第1集羣應向羅斯托夫進攻，從南面迂迴頓巴斯。第17集團軍的任務，是從西北面，即由克拉斯諾格勒地域沿北頓涅茨河右岸進攻頓巴斯。第11集團軍和羅馬尼亞第3集團軍各一部預定攻佔克里木半島。爲了達成既定目的，敵人在克拉斯諾格勒地域和新莫斯科夫斯克地域西南方面軍和南方面軍接合部建立了強大的突擊集團。幾乎整個坦克第1集羣都集中在新莫斯科夫斯克地域50公里正面上。9月29日，敵人轉入進攻。坦克第1集羣(10月6日改稱坦克第1集團軍)各師10月4日在第12、第18集團軍接合部突入後，於10月7日在奧西片科以北地域與由梅利托波爾地域進攻的德軍第11集團軍機械化師會合，合圍了第18、第9集團軍各一部。第18集團軍司令A.K.斯米爾諾夫中將從退卻各師中組建一個軍隊集羣，並親自指揮該集羣戰鬥。該集羣在奧西片科西北地域被完全合圍，一直奮戰到10月10日。
斯米爾諾夫中將在一次戰鬥中陣亡。德軍第17集團軍於10月6日發起的進攻，儘管該集團軍的兵力佔很大優勢，但仍被第6集團軍阻住。在4天的戰鬥中，敵軍在此前進了25—30公里。至10月6日日終前，第12集團軍在巴甫洛格勒、瓦西里科夫卡、加夫裏洛夫卡一線組織了防禦，而第.18、第9集團軍穿過敵不甚綿亙的正面，分別退至斯大林諾(頓涅茨克)、塔甘羅格地域。同日，遵照大本營的指示，爲掩護羅斯托夫接近地，建立了塔甘羅格戰鬥地段，轄3個步兵師，任務是10月13日前在烏斯片斯卡亞到塔甘羅格間沿米烏斯河東岸組織防禦。10月14日，南方面軍(第9集團軍和塔甘羅格戰鬥地段)對敵實施反突擊，並在一些方向迫敵先遣部隊後退10—15公里。但是在德軍坦克第1集團軍主力到達以後，蘇軍再次被迫退後。鑑於當時出現的情況，大本營通過10月15日訓令命令南方面軍從10月17日開始退至紅利曼、戈爾洛夫卡、塔甘羅格一線，10月30日前完成退卻，並通過縮短防線至少抽出3個步兵師編入預備隊。同時，在北高加索軍區組建了獨立第56集團軍，用以防守羅斯托夫。南方面軍執行大本營的命令，以右翼堅守紅利曼、傑巴利採沃一線，左翼(第18、第9集團軍)在敵優勢兵力壓迫下，於1941年11月4日日終前退至大本營指定地區以東30—35公里，即傑巴利採沃、紅盧奇、大克列平斯卡亞、哈普雷一線。
敵軍得以前出羅斯托夫接近地，並佔領了頓巴斯西南部。但是，法西斯德軍統帥部未能達到圍殲南方面軍這一主要戰役目的。坦克第1集團軍向東冒進，遠離其步兵兵團，處於不利戰役態勢，爲爾後蘇軍統帥部實施羅斯托夫進攻戰役(1941)時所利用。
戰役的後果
頓巴斯-羅斯托夫防禦戰役 1941年9月29日-11月16日
參戰兵力：蘇聯：第6，9，12，18集團軍，54.16萬人
德國：第17、11集團軍、裝甲第1集團軍、羅馬尼亞第3集團軍
蘇軍戰史稱殲敵20萬人，擊毀敵坦克700輛，火炮370門
蘇軍純減員143313人 ，傷17263人，損失坦克101輛，火炮3646門，飛機246架
德軍戰史稱蘇軍被俘10.6萬人，繳獲坦克212輛，火炮766門。頓巴斯激戰結果，法西斯德軍遭到重大損失。蘇軍在防禦中表現了英雄主義和頑強精神，在此段戰線牽制了敵人龐大兵力。
