7 września dywizja wzmocniona 15 pułkiem zmot. z 29 Dywizji Piechoty (zmot.), przystąpiła do oskrzydlania południowego zgrupowania Armii Prusy. Ruszyła przez Daleszyce – Łagów – Opatów, skąd wysłała oddział wydzielony, który osiągnął Ostrowiec Świętokrzyski. 8 września dywizja skierowała się z rejonu Opatowa i Ostrowca Świętokrzyskiego w kierunku na Sienno i Lipsko. Przed południem dowódca 3 DLek. wysłał oddział wydzielony w kierunku Iłży i Skaryszewa z zadaniem zablokowania oddziałom polskim dróg ku Wiśle. Tym samym 3 DLek. rozpoczęła walki z oddziałami polskich 3 i 12 Dywizji Piechoty (Bitwa pod Iłżą).
Po zakończeniu walk w Polsce, powróciła do Chociebuża, gdzie na podstawie rozkazu z dnia 16 października 1939 roku została przekształcona w 8 Dywizję Pancerną.
Dowódca gen. mjr Adolf Kuntzen (1938 – 1939)