W kampanii wrześniowej 1939 pułk nie wystąpił całością sił. I/54 pal (bez 3 baterii) walczył w składzie Grupy Operacyjnej Kawalerii gen. bryg. Władysława Andersa, a od 17 września – Grupy Operacyjnej gen. bryg. Jana Kruszewskiego między innymi w drugiej bitwie pod Tomaszowem Lubelskim. Baterie 5 i 9 walczyły w obronie Warszawy.