12–18 сентября 1-я и 2-я германские горнопехотные дивизии окружили Львов с севера, запада и юга. С востока к городу двигались части Красной Армии. В ходе этого марша 14-я кавалерийская дивизия у Сасува вступила в бой с местным гарнизоном и полицейскими, в результате в плен попало 1155 поляков, и трофеями красноармейцев стали 1200 винтовок. В ночь на 19 сентября от Бродок ко Львову подошла польская колонна, которая также была разоружена частями РККА. В плен было взято 12 096 польских солдат, трофеями Красной Армии стали 12 тысяч винтовок, 26 орудий, 275 пулеметов, 32 автомашины и 1200 лошадей. К утру 19 сентября 2-й кавалерийский корпус занял Злочув, а к вечеру 20 сентября 14-я кавалерийская дивизия вышла на рубеж Ярычев — Барщевеще, а 3-я кавалерийская дивизия подошла к линии Калиновка — Бялка — Шляхецкая, то есть находилась в 8 км от Львова.
В этот день, 20 сентября, 38-я и 10-я танковая бригады и сводный отряд 97-й и 96-й стрелковых дивизий вошли в подчинение 2-му кавалерийскому корпусу, и началась подготовка к штурму. Штурм Львова был намечен на 9 утра 21 сентября.
19 сентября около 2 часов ночи к Львову подошел сводный мотоотряд 2-го кавалерийского корпуса и 24-й танковой бригады (всего 35 танков). Польская артиллерия открыла огонь. Преодолевая уличные баррикады, разведрота (6 танков) дошла до центра города, где была встречена огнем батареи, расположенной у костела. Поляки подбили головной танк. Тогда командир разведроты старший лейтенант Чуфаров, сбив орудие с костела, поджег выстрелом снаряды противника. Орудийная прислуга разбежалась, а офицеры закричали: «Не штрелять!» Но тут по танкам был открыт ружейно-пулеметный огонь из казарм и окрестных домов. Танкисты отвечали, обстреливая дома. К 4 ч. 30 мин. огонь с обеих сторон прекратился.
Капитан Шуренков связался с польским штабом и вызвал начальника гарнизона Львова для переговоров о сдаче города. 19 сентября в 6 часов утра части заняли свои места и приступили к обезоруживанию польских войск, подходивших к Львову, а разведбатальон обезоруживал казармы, расположенные в самом городе.
В 6 ч. 30 мин. к командиру танковой бригады прибыло два польских майора для переговоров, но командир вести с ними переговоры не захотел и велел прибыть лично начальнику гарнизона или начальнику штаба. В 7 часов утра прибыли полковник и два других майора, с ними командир бригады также не стал вести переговоры. В 7 ч. 40 мин. прибыл начальник штаба гарнизона полковник генерального штаба Б. Раковский, а с ним два полковника и три майора. Командир танковой бригады назвался командиром танкового корпуса, который окружил Львов, и предложил сдать город. Начальник штаба гарнизона ответил, что он не уполномочен принимать такое решение и должен получить на это указание своего начальства. На это ему было дано два часа. Командир бригады потребовал от начальника штаба львовского гарнизона, чтобы все советские танки, находившиеся на тот момент в городе и на его окраинах, продолжали оставаться на своих местах и чтобы начальник штаба разрешил занять командные пункты для наблюдения за немецкими позициями, прилегавшими полукольцом к городу. Согласие на это было получено.
В 8 ч. 30 мин. немцы неожиданно предприняли атаку на западную и южную окраины города. Советские танки и бронемашины оказались между двух огней — немцев и поляков. Тогда командир бригады послал к немцам бронемашину, на которой был укреплен белый флаг (кусок нижней рубахи на палке). Советские танки и бронемашины выбрасывали красные и белые флажки, но огонь по ним с обеих сторон не прекращался, тогда из танков и бронемашин был открыт ответный огонь. При этом у немцев было подбито три противотанковых орудия, убито три офицера и ранено девять солдат. Наши потери составили две бронемашины и один танк, убито три человека и ранено четыре.
Вскоре огонь был прекращен, с бронемашиной прибыл командир 137-го полка немецкой горнопехотной дивизии полковник фон Шляммер, с которым командир бригады в немецком штабе договорились по всем спорным вопросам. Красноармейцы подобрали своих раненых и убитых, а немцы — своих.
