16 sierpnia ruszyła kontrofensywa znad Wieprza. Nacierająca z południa 4 Armia płk. Józefa Rybaka uderzyła w bok nieprzyjacielskiego ugrupowania oblegającego Warszawę. Armia Czerwona rozpoczęła bezładny odwrót. W działaniach pościgowych 21 pułk piechoty uderzał w kierunku na Cygów, Jadów i Łochów, a 22 sierpnia jego I batalion zajął stację w Ostrołęce. Z Ostrołęki pułk został wycofany do Zegrza, a następnie do Nieporętu gdzie odtwarzał gotowość bojową.
Ofensywa jesienna 12 września pułk trzema transportami kolejowymi z Warszawy wyruszył do Stanisławowa. Nocą z 13 na 14 września polska 8 Dywizja Piechoty sforsowała Dniestr pod Haliczem. Pułk mjr. Zdzisława Przyjałkowskiego, we współdziałaniu z I batalionem 36 pułku piechoty Legii Akademickiej, zdobył częściowo uszkodzony most na rzece i zajął stację kolejową. Rano uderzył z przyczółka na wsie Słobódkę i Konkolniki. Walki trwały do godzin popołudniowych 15 września. Dopiero wtedy 345 pułk strzelców wycofał się z miejscowości.
36 pułk piechoty nacierał dalej w kierunku na Zasław. Nad Horyniem zorganizował obronę jego lewego brzegu. W nocy 11 października pułk zajął Płonne, a 18 października zdobył Miropol nad Słuczą odrzucając poza stację kolejową Pieczanówka oddziały sowieckiej 24 Dywizji Strzelców. W tym też dniu ogłoszono rozkaz o zawieszeniu broni. Po krótkim postoju nad Słuczą, pułk przegrupował się do Dubna. Tu pełnił służbę patrolową.
Bilans walk