Franciszek Kleeberg rozpoczął, głównie na bazie ośrodków zapasowych 20 i 30 DP, organizowanie obrony Polesia na linii rzek Muchawiec – Prypeć, od Brześcia po wschodnią granicę państwa, ze stanowiskiem dowodzenia w Pińsku.
Zadaniem „wojsk Obrony Polesia” było ubezpieczenie Frontu Północnego (odcinek Bugu od Brześcia do Hrubieszowa) przed głębokim obejściem od wschodu. Wypełniając je, podjęły walkę z nacierającym z północy niemieckim XIX KPanc (3 DPanc, 2 i 20 DPZmot oraz przydzielona do korpusu 10 DPanc): Zgrupowanie „Brześć” broniło 14–16 września Twierdzy Brzeskiej (w nocy z 16 na 17 września wycofało się w kierunku Terespola i straciło kontakt z resztą wojsk gen. Kleeberga), a Zgrupowanie „Kobryń” 16–18 września walczyło na przedpolach Kobrynia.
Przebieg działań Po agresji sowieckiej w dniu 17 września generał Kleeberg początkowo próbował wykonać rozkaz Naczelnego Wodza o przejściu polskich wojsk do Rumunii lub na Węgry, przemieszczając swe oddziały w rejon Kowla. W tym samym dniu, 17 września do jego oddziałów dołączyła Podlaska Brygada Kawalerii. Po 22 września, pozbawiony łączności z wyższym dowództwem, zdecydował się jednak podjąć marsz z odsieczą okrążonej Warszawie. Jego wojsko złączyło się 26 września z nowo utworzonym w rejonie Małoryty Zgrupowaniem „Brzoza”.