Z uwagi na podejście do wschodniego i południowego odcinka obrony w dniu 20 września czołówek sowieckich jednostek, wieczorem bateria 5/33 pal stoczyła walkę z dwoma dużymi czołgami sowieckimi niszcząc jeden z nich. Sama utraciła 1 armatę i 2 rannych kanonierów. Wieczorem przerzucono do wsparcia broniących tych odcinków, baterii 5/33 pal i 42 dywizjonu artylerii lekkiej, 1 i 6 baterie armat z 33 pal. Bateria 1/33 pal zajęła stanowiska w rejonie szosy do Winnik. W dniu 22 września garnizon Lwowa skapitulował wobec wojsk sowieckich. Duża grupa oficerów pułku została zamordowana w roku 1940.
Działania baterii 4/33 pal 15 września w rejonie Kostopola eszelon z dowództwem II dywizjonu i 4 baterią został unieruchomiony z powodu zniszczenia torów. W wyniku nalotu poległo 3 żołnierzy, 3 zostało ciężko rannych, a 3 lekko rannych wśród nich dowódca II/33 pal mjr Henryk Grużewski, utracono też 4 konie. Nocą 15/16 września transport dotarł do Równego, gdzie w stojącym na stacji pociągu sanitarnym pozostał mjr Grużewski. 16 września dojechano do Zdołbunowa, gdzie zbiegło 5 dezerterów. Na stacji Jeziorany dołączono lorę z kompletną armatą 75 mm wz. 02/26 i skrzyniami ze sprzętem optycznym artylerii. 17 września rano transport był atakowany przez 6 samolotów niemieckich.