Z dniem 15 września mjr Jan Gawroński objął dowództwo nad odwodem Grupy Operacyjnej gen. Michała Karaszewicza-Tokarzewskiego; w skład odwodu oprócz Bydgoskiego batalionu ON wszedł 83 batalion piechoty. Oba bataliony zajęły obronę w rejonie Korzeń-Antoniów, z zadaniem zaryglowania przesmyku pomiędzy jeziorami Zdworskim i Łąckim. 16 września, po stoczeniu walk osłonowych na stanowiskach obronnych, Bydgoski batalion ON pomaszerował w ślad za 15 DP w rejon Iłowa i dołączył do niej po południu. 17 września, podczas marszu, batalion ON „Bydgoszcz“ został zaatakowany przez zmasowane bombardowania niemieckiego lotnictwa, w wyniku czego uległ rozbiciu. Większość żołnierzy dostała się do niewoli, nieliczni dotarli do broniących się Modlina i Warszawy.
Żołnierze batalionu, jako jeńcy, przebywali w dniach 20-21 września 1939 roku na terenie stadionu w Żyrardowie. 21 września wszystkim żołnierzom batalionu kazano wystąpić z tłumu 30 tys. zatrzymanych, obiecując im powrót do domu. Wystąpiło około 200 żołnierzy, których skierowano do Sochaczewa, a następnie Boryszewa. Tam spośród wziętych do niewoli żołnierzy batalionu wytypowano 50, w tym niemal całą kadrę oficerską, po czym postawiono ich przed sądem polowym pod zarzutami złamania konwencji genewskiej poprzez „udział w masakrze ludności niemieckiej w Bydgoszczy”.