Рота маршевого батальона 33-го пехотного полка вместе с караульным батальоном и ротой танков заняли северо-западный участок Северного острова до левой стороны Брестских ворот. Батальон 82-го пехотного полка оборонял северо-восточный и восточный участки от Брестских до Кобринских ворот. Маршевый батальон 34-го пехотного полка с караульной ротой занял позиции на Авиационном острове, а батальон 35-го пехотного полка – в укреплениях в южном и юго-восточном секторах Госпитального острова. Артиллерия и частично вкопанные в землю танки были сосредоточены на северном направлении. На валах оборудовали пулеметные гнезда и отрыли окопы полного профиля. Штаб Плисовского разместился в железобетонном укрытии внутри Цитадели, где находилась телефонная станция. Солдаты 56-го саперного батальона заминировали подъезды к крепости, мосты, ведущие на Центральный остров, и подступы к Цитадели[40].
На Брест из Восточной Пруссии наступал 19-й танковый корпус генерала Гейнца Гудериана, который должен был соединиться с германской группировкой, двигавшейся с юга. Гудериан хотел захватить город Брест, чтобы не дать защитникам крепости отступить на юг и соединиться с основными силами польской оперативной группы «Нарев». Немцы превосходили защитников крепости в людях в 2 раза, в танках – в 4 раза, в артиллерии – в 6 раз. 13 сентября немецкие разведывательные подразделения вышли в район Брестской крепости. В тот же день Плисовский сообщил Клеебергу, что немцы обходят Брест с северо-востока, чтобы выйти к позициям польской дивизии «Кобрин». Для противодействия обходному маневру Плисовский выслал в восточном направлении бронепоезд № 55 «Барташ Главацки», который в районе Жабинки высадил взвод танкеток для разведки в сторону моста через Мухавец. Танкетки вступили в бой с разведывательными бронеавтомобилями немецкой 3-й танковой дивизии. Три польские машины были подожжены, а две отошли. Затем немецкие бронеавтомобили были остановлены огнем бронепоезда. Но, опасаясь быть отрезанным от Бреста, командир бронепоезда капитан Анджей Подгурский предпочел вернуться в город.
Одновременно бронепоезд № 53 «Смелый» под командованием капитана Мечислава Малиновского провел разведку в направлении Высокого на север, где обстрелял танки 10-й немецкой танковой дивизии, а потом вернулся в Брест. Не сомневаясь, что немцы вскоре захватят брестский железнодорожный узел, Плисовский отправил оба бронепоезда в Ковель.
14 сентября 3-я танковая дивизия генерал-лейтенанта, а в дальнейшем генерала танковых войск барона Лео Гейера фон Швеппенбурга (1886–1974) захватила Жабинку, перерезав железные дороги на Кобрин и Барановичи, и вступила в перестрелку с патрулями дивизии «Кобрин». В полдень 10-я танковая дивизия генерал-лейтенанта, а в дальнейшем генерала-танковых войск Фердинанда Шааля (1889–1962) без боя заняла Брест, и в том числе железнодорожный вокзал. 20-я моторизованная дивизия генерал-лейтенанта, а в дальнейшем генерала инфантерии Морица фон Викторина (1883–1956) наступала от Волчина вдоль правого берега Буга к крепости. Передовые подразделения 3-й танковой дивизии обошли город с востока и подходили к Бугу.
Разведывательный батальон и 8-й танковый полк 10-й танковой дивизии при поддержке люфтваффе атаковали Кобринское укрепление. Атака была отражена огнем противотанковых ружей, артиллерии и танков 112-й танковой роты под командованием поручика Ежи Островского. Польские танки заблокировали Брестские ворота. В 150 м позади ворот находилась позиция батареи зенитных орудий подпоручика Анджея Блешинского. Несколько германских танков подорвалось на минах. Во второй половине дня немецкие 77 танков 8-го танкового полка атаковали позиции польской 113-й танковой роты поручика Вацлава Стокляса, оборонявшейся на огородах Северного острова. Все 12 польских танков FT–17 были подбиты, но и эту германскую атаку удалось отразить. Ночью поляки совершили вылазку и подбили несколько танков.
15 сентября 10-я танковая дивизия наступала вдоль шоссе Чернавчицы – Брест, 20-я моторизованная – вдоль правого берега Буга, 3-я танковая дивизия – с восточной и южной стороны, завершив окружение крепости. У немцев было 154 танка и 260 орудий и минометов. Бой шел весь день. Во время артналетов и воздушных бомбардировок поляки, оставив наблюдателей, уходили в казематы, а в периоды затишья возвращались в окопы. Штурм был отбит, хотя немцы дошли до гребня крепостных валов. Польских раненых через Саперные ворота и Авиационный остров эвакуировали в Тересполь, еще не занятый немцами. В 10 часов утра 16 сентября штурмовые отряды 10-й танковой и 20-й мотодивизии силами двух мотопехотных батальонов при поддержке танков и артиллерии начали новый штурм. К вечеру немцы овладели гребнем вала, но прорваться дальше не смогли. По словам Гудериана, «атака захлебнулась, так как пехотный полк 10-й танковой дивизии не выполнил приказа наступать непосредственно за огневым валом артиллерии. Когда полк, в передовые подразделения которого я тотчас же направился, с опозданием и уже без приказа вновь предпринял атаку, он понес, к сожалению, тяжелые потери, не достигнув успеха»[41]. Большой урон немецким танкам нанесли два поставленных в воротах крепости танка FT–17, которые также были подбиты. Всего с 14 сентября было отражено 7 немецких атак. При штурме был смертельно ранен адъютант Гудериана подполковник Браубах. Но у осажденных, потерявших до 40 % бойцов убитыми и ранеными, уже заканчивались боеприпасы[42].
В 17 часов 16 сентября Плисовский созвал совещание командиров участков обороны, на котором было решено: «Не видя возможности дальнейшего удержания крепости и оценивая, что уход из нее не нанесет вреда всей операции», покинуть крепость через еще свободный путь на Тересполь – Кодень. В ночь на 17 сентября получивший осколочное ранение Плисовский отдал приказ покинуть крепость и перейти через Буг на юг. По неповреждённому мосту войска ушли в Тереспольское укрепление и оттуда в Тересполь на западном берегу Буга. Часть отступавших во время ночного марша на Тересполь заблудилась и попала в плен. Однако большинство прибыли в место сбора в район Кодня. Около 2000 польских солдат и офицеров группы «Брест» под командованием начальника штаба группы «Брест» подполковника, а в дальнейшем полковника Алензы Хорака (1891–1943) продолжали сопротивление на Люблинщине до 1 октября[43]. Хорак участвовал в подпольной Службе Победы Польши, будущей Армии Крайовой, подчинявшейся польскому правительству в изгнании, был арестован немцами и расстрелян 12 февраля 1943 года.
Утром 17 сентября германская разведка вошла в пустую крепость. В плен в районе крепости были взяты 988 польских солдат и офицеров, многие из которых были ранены или контужены[44]. В крепости остались только добровольцы из 82-го пехотного полка во главе с командиром маршевого батальона капитаном Вацлавом Радзишевским, прикрывавшие отход основных сил. Его отряд с одним артиллерийским орудием скрытно занял форт «Граф Берг» (форт Сикорского) на Северном острове, который немцы считали пустым. Они обнаружили поляков только 19 сентября и предложили сдаться, но Радзишевский отказался. Тогда укрепление стала обстреливать немецкая артиллерия, но штурма так и не последовало, так как форт находился на хорошо простреливаемой открытой местности, и атакующие понесли бы большие потери. Артиллерия же средних калибров, которая была у Гудериана, не могла разрушить форт. По согласованной между Москвой и Берлином демаркационной линии Брест вместе с крепостью отходил Советскому Союзу. 22 сентября в город вошла 29-я танковая бригада РККА во главе с комбригом, а в дальнейшем генерал-лейтенантом Семеном Моисеевичем Кривошеиным (1899–1978). Вечером того же дня форт Сикорского начали штурмовать советские войска, но безуспешно. Вечером 22 сентября после мощного артиллерийского налета в форт пытались ворваться два советских бронеавтомобиля. Первый из них был подожжен артиллерийским снарядом, а второй свалился в ров. Три атаки советской пехоты были безрезультатны, как и последующие атаки 24 и 25 сентября. 26 сентября была подтянута тяжелая артиллерия и предпринят массированный штурм. Поляки понесли потери, но штурм отбили. В ночь на 27 сентября Радзишевский отдал приказ своим солдатам разойтись и самостоятельно пробиваться к своим домам и семьям. Несмотря на блокаду форта, попытка вырваться из окружения удалась. Радзишевский пробрался к своей семье в Кобрин и позднее был арестован НКВД[45]. Он содержался в Козельском лагере и был расстрелян в Катынском лесу в апреле или мае 1940 года. Константин Плиссовский попал в советский плен 28 сентября и в апреле 1940 года был расстрелян в Харькове.