Polski plan wojny z Niemcami – Zachód przewidywał stoczenie bitwy granicznej, następnie odwrót na linię Wisły, Narwi i Sanu, gdzie miała powstać ostateczna linia obrony. Siły lądowe wspierała brygada lotnictwa bombowego i brygada myśliwska oraz lotnictwo armijne. Siły morskie pod dowództwem kontradmirała J. Unruga składały się z 18 jednostek: 4 niszczycieli, 6 trałowców, 5 okrętów podwodnych, 2 kanonierek, 1 stawiacza oraz okrętów pomocniczych.
Wojna obronna Polski miała stworzyć aliantom warunki do przeprowadzenia mobilizacji i uderzenie na Niemcy w 15 dniu wojny. Niezrealizowanie zobowiązań sojuszniczych przez Anglię i Francję stało się jedną z podstawowych przyczyn przegrania batalii polsko-niemieckiej.
Wojnę rozpoczął 1 września 1939 o godzinie 4.45 atak niemiecki na pozycje polskie rozmieszczone wzdłuż granic, od Morza Bałtyckiego po Karpaty.
W trwającej do 3 września bitwie granicznej Niemcy przełamali polską obronę pod Mławą, zmuszając armię Modlin do odwrotu na linię Wisły i Narwi. Następnie doszło do połączenia sił niemieckiej 3 i 4 armii pod Grudziądzem i odcięcia Pomorza Gdańskiego.
W wyniku tej operacji została częściowo rozbita armia Pomorze. Po rozbiciu pod Częstochową 7 dywizji piechoty armii Kraków, Niemcy otworzyli sobie drogę na Warszawę. Otoczyli i rozbili organizującą się w rejonie Radomia i Kielc odwodową armię Prusy. Wycofujące się za Wisłę oddziały tej armii wiązały walką do 13 września 6 dużych ugrupowań wojsk niemieckich, uniemożliwiając im przekroczenie Wisły w jej środkowym biegu.
Bardzo niekorzystny przebieg miała także obrona polskiej granicy południowej. W nocy z 5 na 6 września Niemcy rozdzielili pod Myślenicami armię Kraków i armię Karpaty i zagrozili okrążeniem obydwu armii. Nie udało się okrążyć sił polskich na zachód od Wisły, jednakże Niemcy dysponując szybkimi dywizjami pancernymi i zmotoryzowanymi nie pozwolili na obsadzenie głównej polskiej linii obrony na środkowej Wiśle i Sanie.
3 armia z Prus Wschodnich przełamała polską obronę na Narwi i Bugu i 14 września osiągnęła Brześć. Oddziały 14 armii 12 września znalazły się pod Lwowem. Po zachodniej stronie Wisły pozostały trzy armie polskie. Armie Poznań i Pomorze stoczyły bitwę nad Bzurą, zakończoną klęską. Armia Łódź próbowała bezskutecznie przebić się do Warszawy, co udało się tylko jej części z dowódcą armii generałem J. Rómmlem. Reszta armii 13 września podjęła obronę twierdzy Modlin.
Armie Kraków i Karpaty oraz oddziały innych ugrupowań zatrzymały pod Tomaszowem Lubelskim wojska niemieckie. W pierwszej fazie bitwy, od 17 do 20 września, walczyły oddziały armii Kraków i Lublin. Wobec dużych strat i braku amunicji Polacy skapitulowali. Nie zdążyły na czas oddziały Frontu Północnego generała S. Dąb-Biernackiego, zatrzymane przez Niemców pod Krasnym stawem.
21 września natarciem oddziałów polskich na pozycje niemieckie rozpoczęła się druga faza bitwy tomaszowskiej. Walki ustały 26 września. W czasie trwania bitwy tomaszowskiej, 20 września w rejonie Brzuchowic, skapitulowały oddziały armii Małopolska.
17 września 1939 o godzinie 4.00 rano wojska radzieckie Frontów Białoruskiego i Ukraińskiego przekroczyły wschodnie granice Polski, łamiąc postanowienia paktu o nieagresji, umowy wynikające z przynależności do Ligi Narodów oraz realizując ustalenia paktu Ribbentrop-Mołotow.
Przekraczające granice wojska radzieckie napotkały niewielki opór jednostek Korpusu Ochrony Pogranicza i nielicznych oddziałów wojskowych. Dyrektywa Naczelnego Wodza nakazywała unikania walk z Armią Czerwoną. Agresja radziecka na Polskę nastąpiła w chwili, gdy toczyła się bitwa nad Bzurą, broniły się Warszawa, Lwów, Modlin oraz Hel.
Oddziały wojska polskiego otrzymały rozkaz przekraczania granicy rumuńskiej i węgierskiej. Próby większych oddziałów kończyły się niepowodzeniem.
Najdłużej walczącym związkiem operacyjnym w wojnie obronnej Polski była Samodzielna Grupa Operacyjna Polesie, dowodzona przez generała F. Kleeberga. Rozpoczęła ona walki z Niemcami 14 września, a zakończyła zwycięską bitwą pod Kockiem 5 października, która była ostatnią bitwą regularnych sił Wojska Polskiego. Kampania wrześniowa 1939 zakończyła się rozbiciem armii polskiej.