W trakcie kampanii wrześniowej walczył m.in. w rejonie Zambrowa, gdzie odpierał przeważające siły XIX Korpusu Pancernego gen. Heinza Guderiana. Prowadząc 12 września osobiście natarcie oddziału wydzielonego został w godzinach rannych 12 września ciężko ranny podczas bitwy pod Andrzejewem.
Dowódca 18 pal ppłk Witold Sztark tak relacjonuje tamten czas:
Po operacji płk Kossecki został przewieziony do Zambrowa. Ulokowano go w wiejskim domku, w którym sześć łóżek z innymi rannymi dawało przedsmak szpitala. Dowódca 20 Dywizji Piechoty gen. Mauritz von Wiktorin powiedział wówczas:
Potem leczył się w Białymstoku. Po wyjściu ze szpitala w Białymstoku w listopadzie 1939, chciał przekroczyć granicę i został w Brześciu nad Bugiem aresztowany przez NKWD.
Śmierć i upamiętnienie thumb|Epitafium gen. bryg. Stefana Kosseckiego w Mauzoleum 18 DP na cmentarzu parafialnym w Andrzejewie Był więziony przez Sowietów w Brześciu nad Bugiem. Z więzienia brzeskiego, z celi nr 66, 28 marca 1940 roku pułkownik Stefan Kossecki wraz z podporucznikiem saperów Władysławem Szkatulnikiem i sierżantem obserwatorem Kątskim zostali zabrani „z rzeczami”.