Ved utbruddet av annen verdenskrig kommanderte han IX. armégruppe i Brzesc i det bakre operasjonsområde. Men situasjonen endret seg raskt på grunn av de massive luftangrep og den raske fremrykning av invaderende pansrede og mekaniserte styrker. Den 11. september 1939 ble hans korps omdannet til - ), men den hadde ikke nok tung utrustning. Den 14. september kom den allerede til direkte kamp mot de avanserende tyske styrker. General Kleeberg klarte å organisere et forsvar ved å retirere under ild fra tyske styrker. Men snart ble hans styrker også angrepet av sovjetiske invaderende enheter. Han klarte også å samle sammen restene av andre polske enheter som var blitt slått, øst for elven Wisla og trakk seg sørøstover til Narew. Med disse enheter prøvde han å bryte gjennom mot det beleirede Warszawa. Da han ble kjent med at Warszawa hadde kapitulert, gravde han styrken sin ned. Så fulgte slaget ved Kock. Den 5. oktober bestemte general Kleeberg seg for å kapitulere ettersom hans styrker ikke lenger hadde ammunisjon eller mat.