Po marszu w rejon Włocławka batalion ON „Brodnica” 8 września wraz batalionem ON „Jabłonowo” i innymi jednostkami utworzył pułk Obrony Narodowej ppłk. Bohdana Sołtysa. Pułk ON wszedł w skład 4 Dywizji Piechoty wziął wraz z nią w początkowej fazie bitwy nad Bzurą od 10 września do wieczora 11 września, kiedy pułk ON został rozwiązany. Oba bataliony walczyły jako zgrupowanie odwodowe dowódcy 4 DP. W trakcie bitwy zostały na skutek strat zredukowane do wielkości kompanii. 17 września batalion ON „Brodnica” jako kompania przyłączony do 64 pułku piechoty. 18 września batalion ON „Jabłonowo” jako kompania włączony do 14 pułku piechoty. Następnie dzieliły przez najbliższe dni losy tych pułków.
Bydgoski batalion ON od końca sierpnia 1939 przydzielony został do 15 Dywizji Piechoty. Zajmował stanowiska obronne na przedmościu bydgoskim wsparty 2 kompanią ckm 6 batalionu karabinów maszynowych i broni towarzyszących oraz 9 baterią 15 pułku artylerii lekkiej. Batalion bronił przedmościa bydgoskiego w dniach od 1 do 3 września włącznie. 4 września wycofał się przez przedmieścia Bydgoszczy, za Brdę i Kanał Bydgoski tocząc walki z grupami dywersantów niemieckich. Od 5 do 13 września prowadził walki odwrotowe w składzie 15 DP wycofując się sukcesywnie przez Kujawy. Od 14 września wszedł w skład Zgrupowania ON płk.