В 4:45 22 июня в штабе корпуса было получено сообщение о начале войны, объявлена боевая тревога и вскрыт «красный пакет». Дивизии корпуса начали сосредоточение согласно плану прикрытия госграницы: 10-я танковая дивизия — Золочов, Почапы, Сасув, Бялы Камень; 37-я танковая дивизия — Гайе Смоленске, Кадлубиска, Пониква. 37-й мотострелковый полк остался в Бережанах, 212-я моторизованная дивизия — в районе Бордуляки, Станиславчик, Руда-Бродзка, Ясна. Корпусные части остались на зимних квартирах, управление корпуса разместилось в лесу у Подгорце.
В 9 50 утра для уничтожения десанта противника в районе поселка Радзехов был выслан отряд 10-й танковой дивизии в составе 3-ro батальона 20-го танкового полка и 2-ro батальона 10-го моторизованного полка. Высланный от передового отряда отдельный разведывательный дозор в количестве 6 танков в 22 часа, выйдя в район Корчина, встретился с противником силой до двух батальонов пехоты с противотанковыми орудиями. Дозор уничтожил 6 противотанковых орудий и до взвода пехоты противника, потеряв при этом 2 танка. К исходу дня передовой отряд дивизии занял оборону на северо-западной и южной окраинах Радзехова.
Главные силы корпуса к 18 часам части в основном закончили сосредоточение. В 18 часов командир корпуса поставил задачу 10-й танковой дивизии во взаимодействии с 4-м мехкорпусом уничтожить противника в районе Радзехова. Дивизия выступила в направлении Соколувка, Топорув, к 21 часу достигла рубежа Олеско, Ожидув.
С утра 23 июня передовой отряд 10-й танковой дивизии (два батальона), занимавший оборону в районе Радзехова, был атакован боевой группой 11-й танковой дивизии XXXXVIII моторизованного корпуса противника. Израсходовав боеприпасы, он отошел на рубеж Майдан Стары, подбив 20 танков противника и потеряв 26 своих.
15-му механизированному корпусу частным боевым приказом командующего Юго-Западным фронтом от 23.06 № 03 была поставлена задача: с утра 23 июня во взаимодействии с 4-м мехкорпусом и 3-й кавалерийской дивизией нанести удар в направлении Радзехов, Сокаль и уничтожить группировку противника, действующую на этом направлении. В первую очередь к контрудару привлекалась 10-я танковая дивизия, которая должна была наступать в направлении Радзехов, Бышув, Сокаль. 37-й танковой дивизии было приказано сосредоточиться в районе Оплуцко, Охладув и быть в готовности к удару в направлении Лопатин, Виткув Новы. 212-я мотодивизия должна была удерживать рубеж Бордуляки, Руда-Бродзка и не допустить прорыва противника в направлении Броды.
В 15 часов атаковали противника 20-й танковый и 10-й моторизованный полки. Атака была неуспешной, и Радзехов остался за противником. В это время 19-й танковый полк, застряв в болоте в районе Копты, Олеско, на указанный рубеж к сроку не вышел, в атаке не участвовал и находился на рубеже реки Радоставка. 10-й артиллерийский полк и 10-й зенитный артиллерийский дивизион находились в пути следования из лагерей.
37-я танковая дивизия на основании боевого приказа командира корпуса сосредоточивалась в районе Оплуцко, Охладув, Грабина и к 14 часам достигла рубежа Соколувка, Башмаки. Повернув дивизию на Адамы, где разведкой якобы было обнаружено до 100 танков, и не найдя там противника, командир 37-й танковой дивизии продолжал после этого выполнение задачи по сосредоточению дивизии в район Оплуцко, но с опозданием на 5–6 часов. Из-за задержки в районе Адамов дивизия к 2 часам ночи 24 июня дошла лишь до рубежа реки Радоставка.
212-я моторизованная дивизия 23 июня продолжала занимать оборону на прежнем рубеже.
Согласно приказанию начальника штаба Юго-Западного фронта № 023 от 23 июня 1941 года корпусу поставлена задача: ввиду появления в районе Берестечко и лесах западнее него танков противника, прочно удерживать район Броды мотодивизией; обеспечив себя с направления Радзехова и Крыстынополя, атаковать и уничтожить «танки и танкетки» противника в направлении Берестечко во взаимодействии с подходящим к утру 24 июня в район Броды 8-м механизированным корпусом.
Командир 15-го механизированного корпуса частным боевым приказом № 04 от 24 июня 1941 года решил, прикрываясь со стороны Радзехова, ударом в направлении Соколувка и Бpoды уничтожить прорвавшиеся на Броды мотомеханизированные части противника. 10-я танковая дивизия должна была перейти в район Смольно, Пониковице, Гайе Смоленске и быть готовой к наступлению на Радзивиллув. Во время движения в районе Буск в 17 часов командиром дивизии был получен приказ командира 15-го механизированного корпуса: дивизии возвратиться в прежний район сосредоточения — лес южнее Холоюва. Повернувшись обратно, дивизия (без 19-го танкового полка) к рассвету 25 июня 1941 года возвратилась и заняла оборону на рубеже южнее Холоюва. 19-й танковый полк, получивший приказ на возвращение в район Холоюва только в лесу юго-западнее Бродов, вышел в указанный район лишь к 20:00 25 июня 1941 года, проделав 105-км марш и не приняв участие в бою.