На Брест-над-Бугом наступал 19-й бронетанковый корпус генерала Гейнца Гудериана, который двигался со стороны Восточной Пруссии на встречу с другой немецкой танковой дивизией, двигавшейся с юга. Гудериан намеревался захватить город Брест, чтобы не дать защитникам крепости отступить на юг и соединиться с основными силами польской оперативной группы «Нарев». Немецкие части имели превосходство над защитниками крепости в пехоте в 2 раза, в танках — в 4 раза, в артиллерии — в 6 раз. 14 сентября 1939 года 77 танков 10-й танковой дивизии (подразделения разведывательного батальона и 8-го танкового полка) попытались взять город и крепость с ходу, но были отбиты пехотой при поддержке 12 танков FT-17, которые при этом были подбиты. В тот же день немецкая артиллерия и авиация начали бомбардировку крепости. На следующее утро после ожесточённых уличных боёв немцы овладели большей частью города. Защитники отступили в крепость. Утром 16 сентября немцы (10-я танковая и 20-я моторизованная дивизии) начали штурм крепости, который был отбит. К вечеру немцы овладели гребнем вала, но прорваться дальше не смогли. Большой урон немецким танкам нанесли два поставленных в воротах крепости FT-17. Всего с 14 сентября было отбито 7 немецких атак, при этом потеряно до 40 % личного состава защитников крепости. При штурме был смертельно ранен адъютант Гудериана. В ночь на 17 сентября раненый Плисовский отдал приказ покинуть крепость и перейти через Буг на юг. По неповреждённому мосту войска ушли в Тереспольское укрепление и оттуда в Тересполь. В этот же день советские войска пересекли восточную границу Польши.