W ramach przeprowadzonej w dniu 19 września akcji zaczepnej obrońców miasta w kierunku Hołoska Wielkiego, mającej na celu ułatwienie wojskom gen. broni Kazimierza Sosnkowskiego przebicie się do Lwowa, zgrupowaniu ppłk. Brzezińskiego wyznaczono zadanie opanowania własnymi siłami Cmentarza Kleparowskiego (akcja ta była ostatnim akordem walk na odcinku zachodnim). 21 września dokonano kolejnej reorganizacji obrony odcinka „Zachód”, w wyniku której ppłk Brzeziński został dowódcą pododcinka „Kleparów”. Po poddaniu miasta Armii Czerwonej odpowiadał za wymarsz załogi Sektora II (szeregowych) ulicami Janowską i Słowackiego w kierunku na szosę Sichowską.
Podpułkownik Stanisław Brzeziński-Dunin po kapitulacji Lwowa dostał się do niewoli sowieckiej. Przetrzymywany był w obozie jenieckim w Starobielsku. Wiosną 1940 został zamordowany przez funkcjonariuszy NKWD w Charkowie na mocy decyzji Biura Politycznego KC WKP(b) z 5 marca 1940. Ofiary tej zbrodni grzebano potajemnie w bezimiennych mogiłach zbiorowych w Piatichatkach, gdzie od 17 czerwca 2000 mieści się oficjalnie Cmentarz Ofiar Totalitaryzmu w Charkowie. Figuruje na Liście Starobielskiej NKWD, pod poz.