W kampanii wrześniowej 1939 pułk walczył w składzie macierzystej 20 Dywizji Piechoty. Od 1 do 3 września wspierał piechotę w bitwie pod Mławą. Został jednak rozbity w odwrocie 4 września. Odtworzono go w rejonie Modlina i Jabłonny. Z ocalałych 17 dział odtworzono pięć baterii. 14 września 20 pal wycofał się na Pragę i wziął udział w obronie stolicy.