Do końca nie jest pewne ile batalion otrzymał lkm, ile zdał do napraw lub ze względu na zużycie, przed rozpoczęciem działań wojennych. I Lwowski batalion ON w kampanii wrześniowej W kampanii wrześniowej 1939 walczył w obronie Lwowa.
11 września został podporządkowany dowództwu Grupy Obrony Lwowa dowodzonej przez płk. Bolesława Fijałkowskiego. 12 września obsadził odcinek obrony w rejonie ul. Stryjskiej. Tego dnia po południu część oddziałów odparła pierwszy niemiecki atak na miasto. Batalion został rozdzielony 1 kompania ON „Lwów” pod dowództwem kpt. Konrada Ambroziaka została skierowana do walki w sektorze południowym, skąd ściągnięto ją do odwodu. Zasadnicza część batalionu pod dowództwem kpt. Włodzimierza Krogulskiego znajdowała się od początku walk na pododcinku północno-zachodnim sektora zachodniego pod dowództwem ppłk. Stanisława Kalkista Brzezińskiego. Batalion bez 1 kompanii uzupełniono, odtworzono 1 kompanię i kompanię ckm i wzmocniono ciężką bronią piechoty.