14 февраля 1942 года штаб Крымского фронта направил телеграмму Командиру Крымской военно-морской базы, Начальнику тыла фронта и Командующему ВВС фронта:
«…24.02.1942 г. Тамань прибывает 320 стрелковая дивизия. По мере прибытия немедленно организовать переброску на Керченский полуостров, пристань Керчь. Перевозку закончить в 5-ти дневный срок.
Начальнику тыла фронта организовать и обеспечить перевозку. На этот период прекратить перевозку остальных частей.
Командующему ВВС перевозку, погрузку и разгрузку прикрыть истребительной авиацией.
Получение подтвердить. Исполнение донести».
Из журнала боевых действий штаба Крымского фронта;
«…23 марта 1942 года. 51 Армия производила смену частей, готовясь с утра 24 марта к переходу в общее наступление, с задачей дня овладеть: разъезд 96 км, Владиславовка. Вводятся в бой свежие дивизии: 320, 400 и 143-я стрелковая бригада. Укомплектованы личным составом и вооружением – полностью».
320-й стрелковой дивизии, при поддержке 979-го артиллерийского полка, артиллерии 138-й гвардейской стрелкой дивизии и танковой группы полковника Синенко, на 24 марта ставилась задача уничтожить живую силу противника на южных и юго-западных скатах высоты 26,7, к концу дня овладеть высотой 44,2.
1 апреля 1942 года командный пункт 320-й сд находился 300 метров восточнее Тулумчак. Противник в течение дня вел ружейно-пулеметный и минометный огонь по нашим позициям. Артиллерия дивизии отвечала, вела огонь по отдельным вражеским целям. Личный состав полков занимался окопными работами и инженерным усилением плацдарма высоты 26,7. С 24 часов 1 апреля дивизия, оставаясь на занимаемом рубеже, исключалась из состава 51 Армии и переходила в подчинение Командарма 47 Армии.
В конце мая 1942 года в результате боевых действий на Керченском полуострове 320-я стрелковая дивизия прекратила свое существование.