В течение ночи 20 на 21 августа обстановка особых изменений не претерпела. Основные усилия ополчения были сосредоточены на установлении полного контроля над оперативно значимым районом: Георгиевка, Хрящеватое, Новосветловка.
На Донецком направлении основные боевые действия продолжались в районе Иловайска. Противник, перегруппировав войска и введя в бой дополнительные резервы из состава карательных батальонов нацгвардии «Азов» и «Днепр» общей численностью до 500 человек, захватил западные кварталы города. Силы ополчения продолжали героически удерживать восточную часть Иловайска. К утру на западной окраине осталась блокированной небольшая часть карателей из подразделений ВСУ и батальона «Донбасс», остальные из Иловайска выбиты. Ополчение атаковало позиции противника к северу от Иловайска.
На Луганском направлении противник силами батальонной тактической группы при поддержке 24 танков частично овладел Малониколаевкой и взял под контроль участок дороги между населенными пунктами Красный Луч и Лутугино.
Силами ополчения велись активные боевые действия против карателей в районах кургана Саур-Могила и населенных пунктов Сауровка, Тараны.
Артиллерией ополчения нанесен огневой удар по позициям батареи самоходных артиллерийских установок в районе Амвросиевки. Уничтожено три САУ «МСТА» и автомобиль «Урал» с боеприпасами.
Всего в ходе ведения боевых действий с 20 на 21 августа уничтожено два танка, пять боевых бронированных машин, до пяти орудий разного калибра, до четырех единиц автомобильной техники. Потери в живой силе составили до 85 человек убитыми и ранеными.
Разведкой установлен вывод из районов боевых действий противником наиболее подготовленных подразделений сил специальных операций. По имеющимся данным, СБУ планирует привлечь их к совершению резонансных террористических актов на территории Украины во время проведения массовых мероприятий, посвященных Дню независимости. В дальнейшем планируется возложить ответственность за их совершение на ополчение Новороссии. Среди наиболее вероятных мест совершения террористических актов – города Киев, Одесса, Харьков.