Udział w wojnie polsko-bolszewickiej Pułk znalazł się w składzie 4 Dywizji Piechoty, która miała za zadanie zająć w czasie ofensywy polskiej miasto Korosteń. 37 pp zajął węzeł kolejowy i inne wyznaczone tereny, a następnie umocnił się pozostając w odwodzie swej dywizji do czasu zajęcia Kijowa.
W związku z kontrofensywą sowiecką I i III batalion 21 maja 1920 wyruszyły nad Berezynę, gdzie powstrzymywały ataki Sowietów w kierunku na Mińsk. W bitwach pod Borowiną i Żukowcem (26 maja 1920) pułk zadał napastnikom poważne straty. Nad Berezyną pułk walczył do 7 czerwca 1920 tocząc bitwy pod Murawą, Czerniewiczami i pod Wielkim Stachowem (3 czerwca 1920). Spod Wielkiego Stachowa przez Zamosze, Zawidne i Mińsk pułk pomaszerował do stacji Grodzianki. Tydzień później przetransportowany został na stację Ratmirowicze i podporządkowany dowódcy 14 Dywizji Piechoty Wielkopolskiej, w składzie której miał wziąć udział w natarciu na przedpolu Bobrujska. Do zaplanowanego działania nie doszło na skutek przerwania frontu przez bolszewików. Odwrót rozpoczął się 7 lipca 1920.