Бои за Варшаву начались 8 сентября. Около 17 часов 4-я танковая дивизия 10-й немецкой армии, наступавшая через Пётркув, своим передовым отрядом ворвалась с юго-востока в город. Танки двинулись по Груецкому шоссе и атаковали оборонительный район "Охота". Здесь они неожиданно встретили активное сопротивление. Очень скоро четыре танка оказались подбитыми. Два из них уничтожили отряды добровольцев. На следующий день в 7.45 4-я танковая дивизия вновь атаковала 30 танками при поддержке артиллерии тот же район польской обороны. Несколько танков, которым удалось проникнуть на улицу предместья, попали в ловушки, вырытые жителями города накануне. Облитые бензином, они были сожжены вместе с экипажами. Два германских легких танка ворвались в город со стороны Повонски и подверглись нападению вышедшей из домов толпы. Очевидцы свидетельствуют, что, несмотря на яростный огонь, который вели экипажи из пулеметов, танки были буквально погребены под массой напавших на них горожан, разбиты разъяренным народом, а сидевшие в них люди убиты ударами ножей и дубин. Еще две немецкие танковые атаки 9 сентября и попытки прорваться в город 10-го и в ночь на 11-е также закончились для немцев неудачей.
Это было большой неожиданностью для германского военного командования, которое до этого ни на минуту не сомневалось в быстром падении польской столицы. Уверенность была настолько полной, что генерал Рейхенау, получив первые доклады о боях 4-й танковой дивизии под стенами польской столицы, в приказе, отданном 9 сентября, сообшил: "4-я танковая дивизия в соответствии с приказом очистила западную часть Варшавы, которая планомерно обстреливается сильной польской артиллерией всех калибров с восточного берега Вислы". Генерал не мог даже представить, что поляки задержат его танки и что эти танки не выполнят его личного распоряжения - взять польскую столицу. Сообщение о захвате Варшавы сразу же передало по радио и ОКВ. Впоследствии командир немецкой 4-й танковой дивизии Рейнгардт, вспоминая о стремительном прорыве своей дивизии, отмечал, что "в глазах у всех светила радость", так как вот сейчас, на восьмой день войны, дивизия вступит в столицу врага. Но вышло иначе: на окраинах танки были встречены сильным огнем, баррикадами, орудиями ПТО, которые "закрыли дорогу головным танкам". Дивизия остановилась. "В этих условиях, - продолжает Рейнгардт, - нельзя было и думать о прорыве в город..."
Оценив прочность обороны города и сложность ситуации в битве над Бзурой, командующий группой армий "Юг" отказался от дальнейших попыток взять Варшаву с ходу. Для осады Варшавы 4-я танковая дивизия 10-й армии была 12 сентября сменена 31-й пехотной дивизией.
8 сентября польское главное командование отдало приказ о создании армии "Варшава", во главе которой был поставлен генерал Руммель - в недавнем прошлом командующий армией "Лодзь". По решению главного командования от 10 сентября Варшава становилась особым самостоятельным районом обороны. В результате продвижения 3-й германской армии через Нарев и Буг к югу и выхода ее частей на восточные окраины столицы 13 и 14 сентября кольцо окружения вокруг Варшавы замкнулось с востока. Отныне гарнизон мог рассчитывать только на свои силы и ресурсы.
Тем временем в связи с продвижением 3-й немецкой армии в Восточной Польше и созданием ею угрозы глубокого обхода всей северной группировки польских войск, польское главнокомандование решило сосредоточить как можно больше сил в юго-восточных районах страны, вблизи границы союзной, хотя и не воюющей, Румынии и здесь продолжать сопротивление. Именно в таком духе и была составлена директива Главного штаба от 10 сентября. Констатировав, что легкие механизированные части противника дезорганизуют фронт обороны и не позволяют "нам оторваться от противника и собрать войска под прикрытием р. Висла", главком указывал: "главной моей целью является возможное стягивание всех войск в направлении на Восточную Польшу и обеспечение соединения с Румынией". На линии р. Сан, Сандомир, Рава-Руска действует группа армий генерала Соснковского в составе армий генералов Фабрицы и Шиллинга, войск, прибывающих в Львов и формируемых в Восточной Польше. "Группа армий Соснковского должна удержать восточную Малую Польшу и границу с Румынией. Армия Пискора должна обороняться по Висле от Сандомира до устья Вепша. Направление возможного отхода - на Томашув-Любельский. Отход с линии Висла - Вепш - отдельным приказом. Мое желание - чтобы армия на этой линии выдержала до тех пор, пока не пробьется через Радом на Красник группа Кутшебы".