凌晨，李鹏签署了《中华人民共和国国务院关于在北京市部分地区实行戒严的命令》：“自1989年5月20日10时起在北京市部分地区实行戒严，由北京市人民政府组织实施，并根据实际需要采取具体戒严措施。”
根据李鹏签署的国务院戒严令，北京市市长陈希同签署了《北京市人民政府令》第一、二、三号，宣布“自1989年5月20日10时起对东城区、西城区、崇文区、宣武区、石景山区、海淀区、丰台区、朝阳区实行戒严。”
凌晨，北高联、对话团、外高联举行新闻发布会，提出：鉴于目前形势，“将绝食改为静坐。如果绝食的同学继续绝食，我们将继续声援。我们的斗争目标绝不放弃。”呼吁立即召开全国人大紧急会议。呼吁各界人士配合北京高校学生维持秩序。
戒严令发布后，北京各界像炸开了锅，绝大多数教师、学生、机关干部和市民予以谴责。当天报送中南海的北京各界对戒严的反应就有200多份，除组织渠道正式表态予以支持外，80%以上对戒严表示不解或公开反对。
北京出现全民“截”兵现象，逾百万民众参与拦截进京军队，进京部队均未抵达预定的天安门广场等戒严执勤地点。65集团军在军长臧文清、军政委曹和庆率领下数次向天安门广场突击，未果，退回石景山区、海淀区。
不顾戒严令上街游行的队伍不少。下午，数百名编辑、记者举着《人民日报》的旗帜上街游行，特别引人注目的是，他们沿途向市民抛撒《人民日报》号外，主要内容是：赵紫阳权力已被剥夺，由李鹏主持政治局工作并决定今晚对绝食学生采取强制措施。
在通往北京城区的路口，数以万计的学生和市民有的给被拦截的军人送报纸，讲解学生运动的情况、北京目前形势。丰台、六里桥、沙子口、呼家楼、古城、清河、五棵松、复兴路等进城路口，都有戒严部队遭到拦截。一些老人躺在军车前。
上午，军部在湖北孝感市的空降兵第15军开始空运进京，抵达北京的南苑机场，空运持续了三天。 空运进京的部队还有济南军区第26集团军步兵第138师。
参与北京戒严的部队逾20万，其中包括14个集团军，详情参见拙作《六四北京戒严部队的数量和番号》，http://is.gd/Snnh5x
戒严部队以空运、火车专列、摩托化开进三种方式向北京开进，一些部队途中曾受阻。调动如此之多部队的目的，可参见拙作《防止党内“政变”和军队“兵变”》，http://is.gd/LWVYCx
10时许，先后有5架军用直升机在长安街、广场上空盘旋，学生们用高音喇叭大声吼：“请说明来意，请说明来意！”飞机在天安门上空飞行了约10来分钟。下午5时许，有一架直升机向广场上的学生抛撒戒严令传单。
学运之声广播站播出包遵信、严家其、王军涛等人的《我们知识界的宣言》：绝不背叛爱国学生所开拓的争取民主的事业，绝不以任何借口为自己的怯懦开脱，绝不再重复以往的屈辱，绝不出卖自己的良知，绝不向专制屈服，绝不向80年代中国的末代皇帝称臣。
北大英语系青年女教师朱荔贴出《退党声明》：“我郑重宣布退出由邓小平、李鹏所把持的中国共产党。他们强奸了广大共产党员的意愿，违背了我入党时的信仰和愿望，我决定退党，和人民站在一起。”
中央美术学院召开党委紧急扩大会议，发出致北京市委并即呈中央政治局、中央军委的电报。称，“会议决议：以爱护党、爱护人民的赤诚之心，呼吁和恳请立即撤回从外地调到北京的军队，以避免可能发生的流血事件和事态不可设想的恶化。”
主要由北京个体户自发组成的“飞虎队”，驾驶数百辆摩托车，在北京城区各街道及天安门广场周围来回行驶，传递消息，鼓舞士气。一些“飞虎队”成员在六四事件后被判重刑。
北高联、工自联和绝食团联合发表了《首都全体工人和学生的联合声明》，内容包括：要求全国人大立即召开临时大会，罢免国务院总理李鹏、国家主席杨尚昆，追究法律责任。反对军管，呼吁北京市民抵制军队进城。
李鹏《六四日记》称：没有想到部队进城受到极大阻力，可以肯定， 戒严消息事先被泄露出去了。西面来的部队被人群围堵在八宝山，南面来的部队被围堵在南苑，东面来的部队被围堵在通县，北面来的部队被围堵在北太平庄。戒严指挥部曾设想，西面的主力部队经过地铁运送到天安门，也因为走漏消息，复兴门地铁施工洞口被一群动乱分子占领，堵塞了地铁的通道，部队调不进来。惟一成功的是从河北沙河县乘火车到达北京车站的2千余人。这是根据北京军区司令员周依冰的请求 我下令铁道部长李森茂执行动运送沙河部队的命令，他执行了。但部队一下车，就被动乱分子包围，困在北京车站动弹不得。
（李鹏《六四日记》所说的抵达北京火车站的部队是北京军区炮兵14师，该部队抵达之初曾成功冲出火车站，准备向广场挺进，但在火车站广场遭遇闻讯赶来拦截的学生市民，被围困在火车站，直到六月三日晚。）
李鹏《六四日记》称：胡启立给中央常委写信，表示赞成杨尚昆在19日大会上讲的，解放军绝对不是针对学生的，他希望不发生流血事件。对此信，姚依林批示，要尽可能做到不流血，但不能要求完全不流血，不动武，那将束缚自己的手足。
李鹏《六四日记》称：下午，成立了中央宣传小组，由丁关根、王忍 之、袁木、何东昌、曾建徽参加。（丁关根的外甥、北京月坛中学学生王楠六月四日凌晨在天安门城楼东边中枪倒地，戒严部队不让医生及民众救治，直至王楠死亡。）
随着北京宣布戒严，北京学生绝食改为静坐，一些地方出现的少数高校学生的绝食活动也宣布停止。但事态没有平息，许多城市出现游行示威，反对北京戒严。
浙江。杭州一些高校万余名学生凌晨起进行游行，呼喊“打倒邓小平、李鹏”、“李鹏杀气腾腾，邓小平调兵遣将”、“不能一人说了算”等口号。
陕西。西安11所高校1万多名学生上街游行，呼喊“打倒李鹏”、“取消戒严”等口号。
四川。成都一些高校的8000多名学生游行，呼喊“打倒李鹏”等口号。
天津。南开大学、天津大学等校5000余名学生上街游行，呼喊“打倒李鹏”、“打倒腐败政府”等口号。
江苏。南京有6所高校的6000余名学生上街游行，呼喊“打倒邓小平”、“打倒李鹏”等口号。
湖北。武汉有5所高校的1万多学生上街游行，呼喊“反对镇压”、“打倒独裁”、“不怕流血”等口号，并造成长江大桥公路桥交通一度中断。
湖南。长沙有3所高校的4000多名学生游行到市政府，呼喊“反对独裁”、“反对法西斯”、“打倒李鹏”等口号。
上海。复旦大学等校1万余名师生上街游行，呼喊“反对戒严”、“反对镇压”等口号。
中国留美学者学生联谊会联合会发表《告全国同胞书》：坚决反对军事管制，坚决反对镇压爱国民主运动。李鹏应立即引咎辞职，立即让赵紫阳主持中央工作。政府立即和广大学生和人民群众进行公开的直接的平等的对话，接受学生和人民群众的合理要求。
上午，约5千名留美中国学生和学者从全美各地星夜赶到华盛顿的杜邦环形道公园，举行集会，反对北京戒严。会上，宣读了中国留美学生学者联谊会联合会的《告全国同胞书》。中午12时整，这些来自全美58所大学的学生学者由五星红旗引路，举着“打倒贪官污吏”、“救救孩子”、“救救中国”、“实行新闻自由”等标语，高唱《国际歌》和《国歌》，举行了示威游行。游行队伍来到中国驻美大使馆门前，高呼“人民万岁！”“中华民族万岁！”等口号，学生代表、耶鲁大学学生黄振东向中国大使馆递交了《告全国同胞书》。参加这次游行和集会的还有旅美台湾学生联合会代表及香港香港学生代表。
当天，中国留学人员还在中国驻洛杉矶、纽约、旧金山、休士顿等地的中国总领事馆门前举行了类似的示威活动。
加拿大。今天上午10时，250多名来自蒙特利尔市的中国留学生，分坐四辆大客车来到中国大使馆门前，同等候在那里的2百多名渥太华中国留学生汇合，学生们举着横幅、标语，高呼“反对军管！”、“反对专制，要求民主！”、“坚决支持国内学生民主运动！”等口号。这是一个多月来，中国留学生在渥太华举行的最大规模的一次示威抗议活动。当地的电台、电视台、报社和通讯社的记者都到场采访。学生代表向中国大使馆递交了致中国政府、全国人大的公开信。随后，游行队伍步行五、六公里来到加拿大议会山，进行示威游行。
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