Zmobilizowany 26 sierpnia 1939 jako kapral podchorąży został skierowany do Brygady Pościgowej 1. Pułku Lotnictwa „Warszawa” z jego przydziałową 123. eskadrą myśliwską 2 pułku lotniczego „Kraków” (od 31 sierpnia 1939). Z chwilą wybuchu wojny awansowano go do stopnia podporucznika stanu wojny. Zajmował się logistyką, wyszukiwał trasy dla konwoju cystern z paliwem i pojazdów zaopatrzenia podczas ewakuacji na wschód. Do ok. 15 września 1939 zajmował się też przygotowaniem lotnisk, maskowaniem i zaopatrzeniem samolotów. Oddział został otoczony 18 września przez czołgi sowieckie. Żołnierze zostali wywiezieni do obozu w Starobielsku, a w kwietniu 1940 Rosjanie wywieźli oficerów do Katynia i wymordowali. Bagniewski przeżył, za radą kolegi zdjął naszywki oficerskie. Żołnierzy (nie oficerów) ze Strobielska, pochodzących z ziem zajętych przez Hitlera, Rosjanie transportowali wagonami by przekazać Niemcom. Bagniewskiemu uciekł z transportu, kiedy ten zwalniał na zakręcie. Związał się z podziemną Służbą Zwycięstwu Polsce-SZP, następnie Związkiem Walki Zbrojnej (przem. w Armię Krajową w lutym 1942). Jego zwierzchnikiem był jego starszy brat Tadeusz, czego nie wiedział. Montował aparaty radiowe, które ukrywał m.in. w lampach stołowych, prowadził nasłuch Londynu, oznaczał miejsca zrzutów lotniczych w gminie Jedlińsk.