Крупнейшим из сражений в центральной части Польши была битва над Бзурой, которая произошла западнее Варшавы в период с 9 по 18 сентября между польской армией «Познаны», частью сил армии «Поможе», с одной стороны, и соединениями немецких 8-й и 10-й армий — с другой.

Участок, на котором развернулась битва, ограничен с севера р. Висла, с юга — ее притоком Бзура, с запада и востока — городами Кутно и Сохачевом. В этот район и далее к Варшаве отходили из-под угрозы немецких фланговых охватов еще не вступившие в сражения войска армии «Познаны». Тот факт, что армия более недели отступала, когда враг уже глубоко проник на территорию Польши, составлял основу принятого вскоре командующим армией генералом Кутшебой решения не просто двигаться к Варшаве, избегая противника, а прежде нанести удар по немецкой 8-й армии. План этого удара складывался вопреки выводам, которые подсказывало неблагоприятное соотношение сил, вопреки прямому запрету Рыдз-Смиглы. Моральный момент — чувство горечи за тяжелые неудачи и потери армии, внутренний протест против отхода без того, чтобы испытать военное счастье, желание ответить врагу ударом на удар — играл здесь, по-видимому, значительно большую роль, чем оперативные соображения и строгие штабные расчеты,

Переходу в наступление армии «Познань» способствовала обстановка в районе Бзуры. Она сложилась в связи с просчетом немецкого командования, предполагавшего, что польская армия полностью и повсеместно разбита и больше не сможет угрожать активными контрмерами. Германская 8-я армия после окончания приграничных сражений получила задачу преследовать поляков и прорваться на Лович, имея главную группировку между Лодзью и Бзурой. Поскольку армия не имела на севере соседа, то при этом «беге к Ловичу» неизбежно открывался северный ее фланг, которому угрожала отходившая в тоже самое время на восток, но севернее, польская армия «Познань» с присоединившимися к ней частями армии «Поможе». Командование группы армий «Юг», как и ОКХ, допустило крупную ошибку, посчитав, что эта польская группировка, о появлении которой уже 7 сентября сообщала авиация, отходит на Варшаву и в бой ввязываться не будет и что р. Бзура — достаточное прикрытие северного фланга 8-й армии. Польские командиры на этом участке фронта руководствовались иными соображениями, чем те, которые им приписывали немцы. В результате 8-я армия попала под сильный фланговый удар армии «Познаны», что вызвало кризис, замедливший операции левого крыла и центра 10-й армии.

Замысел командующего армией «Познань» от 7 сентября преследовал, по его словам, ограниченную цель: частью сил армии нанести удар из района Кутно на Стрыков, разбить северную фланговую группировку 8-й германской армии и тем обеспечить дальнейший отход армий «Познань» и «Поможе» на Варшаву. Для нанесения удара генерал Кутшеба создал оперативную группу под командованием генерала Э. Кнолля-Ковнацкого в составе трех пехотных дивизий (25-я, 17-я и 14-я) и тяжелого артиллерийского полка. 8 сентября группа развернулась на северном берегу Бзуры между Ленчицей и Пионтеком на фронте 24 км.

Группа Кнолля перешла в наступление ночью 9 сентября, когда германская авиация не могла прижать ее к земле. Неожиданный удар отбросил части вермахта на несколько километров к югу от Бзуры… В завязавшихся упорных боях польские войска сражались героически, особенно под Ленчицей, Пионтеком, Унеювом и Гелестынувом. День победы под Гелестынувом справедливо был назван великим днем 17-й польской дивизии, разгромившей здесь части 17-й немецкой пехотной дивизии. В последующих боях 10 и 11 сентября 30-я немецкая пехотная дивизия потеряла до 1 500 человек и более 30 орудий. Прикрытие северного фланга 8-й армии теперь было ликвидировано, польская группировка продвинулась на 35 км южнее Бзуры (до Лодзи осталось 12 км), чем создавала угрозу тылу германских войск, двигавшихся на Варшаву. 11 сентября в сражение вступила оперативная группа генерала М. Болтуча (4-я и 16-я пехотные дивизии), которая заняла Соботу и Лович.

Армия «Познань» втянулась в тяжелое сражение, задача отхода на Варшаву сама собой отодвинулась на второй план. Переоценив успехи армии «Познань» в ходе битвы над Бзурой, главное польское командование поставило новую задачу — вместо отхода на Варшаву отступать к Радому и Краснику. Так как шифр попал в руки немцев, Главный штаб передал приказ об изменении направления отхода в штаб армии «Познань» открытым текстом в виде «жаргонной» телеграммы: «Познаньская армия должна идти на обед к Вежбицкому и далее на юг». В штабе армии знали, что ресторан Вежбицкого находился в Радоме. Но 11 сентября главное командование вновь отменило свое решение и снова приказало двигаться на Варшаву.

Все это, происшедшее за какие-нибудь сутки, было для немцев ударом грома среди ясного неба. Все перепуталось на центральном участке фронта. Германское командование стало снимать войска с других участков фронта и перебрасывать их к северу от Лодзи, чтобы усилить свою группировку. Первоначально сюда прибыли три пехотные дивизии из 8-й и 10-й армий, а вскоре были стянуты 16 немецких дивизий — значительная часть сил группы армий «Юг». Вместе с тем командование группы армий «Юг» испытало облегчение, связанное с тем, что, ввязавшись в бои, противник не сможет уйти на восток. С юга к Бзуре рвались соединения 8-й армии, с востока — от Мшанува был развернут 11-й армейский корпус (18-я, 19-я пехотные дивизии) 10-й армии, из-под Варшавы на Сохачев наступали 1-я и 4-я танковые дивизии 16-го моторизованного корпуса, смененные под Варшавой с 16 сентября соединениями 15-го моторизованного корпуса. С северо-запада и через Вислу у Плоцка поляков атаковал 3-й армейский корпус, 13 сентября подчиненный 8-й армии.

12 сентября Кутшеба узнал, что соединения армии «Лодзь» уже отступили на северо-восток, поэтому он приказал прекратить атаки и отвести войска за Бзуру, чтобы, перебросив их к Ловичу, нанести удар в сторону Скерневице. На следующий день группа Кнолля отошла на север, а противник отошел к югу. Утром 14 сентября группа генерала Бортновского (6-я, 26-я и 14-я пехотные дивизии) форсировала Бзуру и атаковала противника у Ловича, но узнав, что 4-я немецкая танковая дивизия движется от Варшавы к Бзуре, Бортновский отвел войска за р..

13 сентября до 200 самолетов люфтваффе были брошены на польские колонны за Бзурой. Однако плохая погода в последующие дни резко осложнила использование авиации до 16 сентября. 14 сентября германские войска вышли к нижнему течению Бзуры, лишь у устья реки в Кампиноских лесах вдоль Вислы оставалось незанятое пространство. Там удалось прорваться на восток отдельным группам польских войск. Отвергая неоднократные требования врага о сдаче, польские воины вновь и вновь шли в атаку с надеждой вырваться из кольца. Однако численное и техническое превосходство немцев было подавляющим. Их самолеты с 16 сентября непрерывно бомбили и обстреливали на бреющем полете польские позиции и районы сосредоточения войск. Пылали леса и деревни. В боях на Бзуре действовало 820 самолетов люфтваффе, которые сбросили 328 тонн бомб. Мужество польских солдат в бою поражало немцев, приводило их в замешательство. Польская кавалерия, вооруженная пиками и саблями, неоднократно бросалась в отчаянные атаки, а пехота с песнями шла вперед и попадала под удары артиллерии и авиации. 16 сентября у Ловича поляки еще раз попытались прорваться на восток, но были отбиты.