W godzinach popołudniowych Niemcy przełamali obronę II/23 pułku piechoty. Batalion zaczął wycofywać się na południe. W tej sytuacji gen. Grzmot-Skotnicki nakazał dowódcy 15 i 27 DP opuścić zajmowane stanowiska i wycofać się za Brdę i Kanał Bydgoski.
Oddziały 15 DP rozpoczęły odwrót około godz. 21. Na przedmieściach Bydgoszczy były one kilkakrotnie ostrzeliwane przez niemieckich dywersantów. Po przegrupowaniu, 61 pp zajął stanowiska obronne od górnego kanału do Wilczaka na południowym brzegu Kanału Bydgoskiego, dalej 62 do Bartodziej, a na jego skrzydle, wzdłuż południowego brzegu Brdy do Wisły, zajął obronę 24 pułk piechoty 27 DP. Rejon zbiórki rozproszonych grup z 27 DP wyznaczony został w obszarze Żółwin – Wypaleńko – Kabat.
Odwód dywizji stanowiły 59 pułk piechoty (bez batalionu) i batalion ON „Bydgoszcz". Oddziały te ześrodkowały się w rejonie stacji kolejowej Trzciniec. Początkowo w skład odwodu 15 DP wchodził też II/22 pułku piechoty ześrodkowany w rejonie Rudy. Z dniem 4 września przeszedł on w podporządkowanie 27 DP.