Warszawa stała się punktem oporu o znaczeniu strategicznym i moralnym. Do walki stanęła, oprócz wojska, ludność cywilna. Miasto broniło się trzy tygodnie. 28 września w fabryce Škody na Rakowcu została podpisana umowa kapitulacyjna. Podpisy pod nią złożyli generałowie: Tadeusz Kutrzeba ze strony polskiej i Johannes Blaskowitz ze strony niemieckiej.
Szacuje się, że w walkach o Warszawę poległo dwa tysiące żołnierzy, a rany odniosło 15 tysięcy. Straty ludności cywilnej wyniosły 10 tysięcy zabitych i 50 tysięcy rannych. Do niewoli niemieckiej dostało się od 120 do 140 tysięcy żołnierzy walczących w stolicy. W przeddzień kapitulacji, 27 września, w stolicy została powołana Służba Zwycięstwu Polski, pierwsza konspiracyjna organizacja niepodległościowa, która dała początek podziemnemu państwu. Istotną rolę w jego budowie odegrała Armia Krajowa, a także Rada Jedności Narodowej, czyli podziemny parlament, i Delegatura Rządu na Kraj - naczelny organ władzy administracyjnej w okupowanej Polsce.
9 listopada 1939 roku, decyzją Naczelnego Wodza Polskich Sił Zbrojnych generała Władysława Sikorskiego, Warszawa została odznaczona Krzyżem Srebrnym Orderu Wojennego Virtuti Militari "w uznaniu bohaterskiego, wytrwałego męstwa, dowiedzionego przez ludność stołecznego miasta w obronie przeciw najazdowi niemieckiemu".
(więcej)
Naloty lotnicze na Warszawę trwały od 1 września 1939 roku. Ich celem były zabudowania mieszkalne, szkoły, szpitale i obiekty kultury. 3 września dowódcą obrony stolicy został mianowany komendant główny Straży Granicznej generał Walerian Czuma. 8 września powołał on na stanowisko cywilnego komisarza przy dowództwie obrony miasta prezydenta Warszawy Stefana Starzyńskiego. Ponadto 9 września pułkownik Marian Porwit został mianowany dowódcą odcinka zachodniego obrony Warszawy, a od 14 września odcinkiem obrony "Warszawa-Wschód" (Praga) dowodził generał Juliusz Zulauf.
Od 8 do 9 września od strony dzielnic - Ochoty i Woli rozpoczął się atak wojsk niemieckich na Warszawę, które próbowały zdobyć stolicę z zaskoczenia, siłami dwóch jednostek: 1. i 4. Dywizji Pancernej. 6 września przełamały one front pod Piotrkowem. Atak 4. Dywizji Pancernej Wehrmachtu na Ochotę i Wolę został powstrzymany przez obrońców. 8 września z cofających się przed Niemcami oddziałów polskich powstała Armia Warszawa, którą dowodził generał Juliusz Rómmel.
Od 13 do 15 września miasto zostało całkowicie okrążone przez wroga. W kolejnych dniach garnizon warszawski wzmocnili żołnierze Armii Poznań i Armii Pomorze, które pod dowództwem generała Tadeusza Kutrzeby przedarły się do Warszawy z rejonu Bzury przez Puszczę Kampinoską, tocząc zażarte walki na przedpolu miasta.
Po agresji Związku Sowieckiego na Polskę 17 września 1939 roku, przebywający pod Warszawą Adolf Hitler wydał osobisty rozkaz ostrzału artyleryjskiego Zamku Królewskiego, by zmusić stolicę do natychmiastowej kapitulacji.
25 września Luftwaffe przeprowadziło nalot dywanowy na Warszawę. Zginęło wówczas około 10 tysięcy mieszkańców, a ponad 30 tysięcy zostało rannych. 12 procent zabudowy miejskiej uległo zniszczeniu. Tego dnia Niemcy zbombardowali gazownię, elektrownię i Stację Filtrów. Ataki te były wstępem do generalnego szturmu, który nastąpił 26 września.
Kiedy oblężone miasto stanęło w obliczu kapitulacji, prezydent Stefan Starzyński napisał w odezwie do mieszkańców Warszawy: "Bezmiar bohaterstwa i ofiary wykazała ludność stolicy. Historia oceni należycie to poświęcenie, które nakazało nam trwać na posterunku do ostatka".
Po trzech tygodniach oporu stawianego wojskom niemieckim, Warszawa poddała się - akt kapitulacji został podpisany 28 września.