Después del apoyo de la 1ª División Panzer, la cual irrumpió en las líneas polacas cerca de Kłobuck, los polacos se retiraron, y tres días después la 4ª División continuó en su avance hacia Varsovia. Alcanzó la capital de Polonia el 8 de septiembre e intentó tomarla por sorpresa. A las 17:00 las fuerzas de la 4ª División Panzer intentaron un asalto en el distrito occidental de Varsovia, conocido como Ochota. El asalto fue repelido y de nuevo las fuerzas alemanas sufrieron grandes bajas. Al día siguiente, la división fue reforzada con artillería y la unidad de infantería motorizada de la Leibstandarte Adolf Hitler, y comenzó otro asalto hacia los distritos de Ochota y Wola. Las piezas antitanque bien emplazadas y las barricadas levantadas en las calles principales lograron repeler también este asalto. En muchas ocasiones, la falta de armamento de los polacos fue suplida con ingenio. Una de las calles que llevaban hacia el centro de la ciudad fue cubierta con trementina de una fábrica cercana. Cuando los tanques alemanes se acercaron, encendieron el líquido y los tanques fueron destruidos sin disparar un solo tiro. Sufriendo muchas bajas, las fuerzas alemanas tuvieron que retroceder de nuevo. Sólo la 4ª División Panzer perdió aproximadamente 80 tanques de cerca de 220 aún operables. Después del fallido asalto, la 4ª División pasó a la retaguardia y tomó parte en la Batalla de Bzura, donde apoyó el contraataque alemán. Después se retiró a la región del Bajo Rin (entre Neuss y Düsseldorf) para recibir refuerzos.