Miały przedzierać się do Warszawy przez Mościska – Laski – Błota Leśne. W związku z tym przemaszerowały przez Laski i Wólkę Węglową. Jednak obrona niemiecka była tutaj wyjątkowo silna, natarcie utknęło i trzeba było szukać przejścia gdzie indziej. Po przegrupowaniu ruszono i dotarto bez przeszkód od Bielan i Wawrzyszewa. 23–28 września Po osiągnięciu stolicy dywizja została odtworzona w ramach Armii „Warszawa” i przesunięta do odwodu. Stacjonowała w rejonie Cmentarza Powązkowskiego. Walczyła w obronie Warszawy do jej kapitulacji 28 września.
Organizacja wojenna dywizji we wrześniu 1939 kwatera główna 15 DP kompania asystencyjna nr 209 dowódca kompanii – ppor. piech. Roman Dudziak zastępca dowódcy kompanii – ppor. piech. rez. Edward Sobkowiak 59 pułk piechoty 61 pułk piechoty 62 pułk piechoty 15 pułk artylerii lekkiej 15 dywizjon artylerii ciężkiej 15 batalion saperów 15 bateria artylerii przeciwlotniczej motorowa typ A szwadron kawalerii dywizyjnej nr 15 – mjr kaw. Jan Kazimierz Paszotta (do 4 marca 1938 roku – Kazimierz Paszota-Panieński) kompania kolarzy nr 82 samodzielna kompania km i broni towarzyszących nr 82 – kpt. piech. Tadeusz Leopold Miedzianowski kompania telefoniczna 15 DP – por. Michał Zygmunt Janicki pluton łączności KG 15 DP – por. łącz. Jan Wojciech Koprowski pluton radio 15 DP – por. łącz.