1 września, podczas luzowania obrony 19 pułku piechoty przez 40 pułk piechoty, Sowieci zaatakowali miasto. Dowódca 19 pułku piechoty przerwał luzowanie, powrócił do miasta i w ten sposób obroniono pozycje obronne w Busku.
Po walce zreorganizowano obronę. I/19 pp zajął stanowiska na przedmościu na wschodnim brzegu Bugu, a II i III bataliony pozostawały w odwodzie. Bataliony odwodowe prowadziły też działania zaczepne, docierając do Rusiłowa i Uciszkowa. W tym czasie Grupa Jony Jakira planowała uderzenie na Lwów, a w zadaniu bliższym miała zdobyć uporczywie broniony przez Polaków Busk. 5 września oddziały 45 Dywizji Strzelców oraz brygady Kotowskiego sforsowały Bug, okrążyły miasto i wdarły się do niego od zachodu. Kontratak odwodowych batalionów zmusił nieprzyjaciela do wycofania się. Sowieci powtórzyli atak następnego dnia, ale również bez powodzenia.
Kolejne natarcie siłami 133 i 134 Brygady Strzelców Sowieci zorganizowali 8 września. Równocześnie brygada Kotowskiego sforsowała Bug na północ od miasta i opanowała Rakobuty i Derewlany oraz podeszła do zabudowań od zachodu. Gwałtowne natarcie przełamało obronę I/19 pp. Kontratak II batalionem okazał się także nieskuteczny i Sowieci podeszli aż do zamku w Busku.