W dniach 1–3 września 1939 r. dywizja broniła pozycji pod Mławą przed przeważającymi siłami niemieckiego I Korpusu Armijnego z 3 Armii w składzie: 11 DP i 61 DP oraz Dywizji Pancernej „Kempf”, nacierającymi z terenu Prus Wschodnich w kierunku na Warszawę (Patrz: bitwa pod Mławą). Pierwsze natarcia niemieckie 1 września zostały odparte mimo współdziałania piechoty z czołgami (strata ok. 25 czołgów). Nie mogąc zdobyć pozycji mławskiej od czoła, Niemcy wykonali w godzinach popołudniowych natarcie na pozycję pod Rzęgnowem; po dwugodzinnym przygotowaniu artyleryjskim przełamali ją i zaczęli wychodzić na tyły 20 DP. Próby ich zatrzymania kontratakiem 79 pp nie powiodły się, wobec czego dowództwo Armii „Modlin” nakazało zorganizowanie obrony wschodniego skrzydła 20 DP na odcinku Dębsk – stacja Nosarzewo oraz przygotowanie kontrataku odwodowej 8 DP w kierunku północno-wschodnim. Ponowne próby niemieckie ataków na Mławę od czoła, przy wsparciu czołgów i lotnictwa, przeprowadzone 2 września, Niemcy okupili dużymi stratami. Udało im się jedynie opanować Żaboklik i Górę Kamieńską bronione przez 79 pp.