В течение ночи обезоруживали местный гарнизон. Через части бригады прошло около 15 000 пленных, много оружия и машин. К 9.00 город был очищен, все выступления подавлены. В это же время в город стали входить части конницы. К 18.00 подошли оставленные машины — они получили горючее. Одновременно был получен приказ Городовикова: к 2.00 19.09 захватить Львов. Путем перекачки бензина в машины, имевшие больший его запас, было подготовлено 80 танков, которые под личным руководством комбрига в 19.30 18.09 выступили на Львов, разоружая по пути сопротивлявшиеся польские части под Езерней, Зборувом и Злочувом.
Танки 24-й легкотанковой бригады вступают в г.Львов. 22 сентября 1939 года.
19.09 в 2.00 танки ворвались во Львов и, разрушив 2 баррикады и уничтожив 2 ПТО, вышли в центр города, совершив с боями 145-км ночной марш, в 4.20 был получен приказ Городовикова об отходе бригады в район Злочува. Ввиду неясности причин такого приказа комбриг решил блокировать город танками и подготовить его к сдаче без боя, для чего в городе был оставлен разведбатальон, а линейные части к 6.00 выведены 8 район Винник. В 8.30 окружавшие Львов немецкие части предприняли неожиданную атаку в южном секторе. Разведбатальон, оставленный в городе, оказался между немцами и поляками. Немцы, принимая советские танки за польские, открыли артиллерийский огонь. Поляки также открыли огонь по танкам. Белые флаги, выброшенные танкистами, не остановили огня со стороны немцев и поляков, и тогда был открыт ответный огонь. В результате боя бригада потеряла: убиты ми — 3, ранеными — 4, подбиты и сгорели два RA-10 и один БТ-7. По словам начальника штаба немецкой горнострелковой дивизии (в бою с нашими танками участвовали подразделения 137-го полка 2-й горнострелковой дивизии вермахта. — Прим.пет ), они потеряли 3 ПТО, было убито два майора, один унтер-офицер и ранено 9 солдат.
В ночь с 18 на 19.09 прибыли цистерны с горючим, которые задержались под Тарнополем из-за налетов банд, и в район Винник прибыли остальные танки бригады. В течение 19 и 20.09 велись переговоры с немцами о выводе их войск из Львова, что ими было сделано 20.09.
20.09. К концу дня матчасть бригады в составе 185 машин была готова к действию, люди получили отдых. Вечером командир 2-го кк отдал приказ об атаке Львова в 9.00 21.09. Бригада должна была составлять 1-й эшелон корпуса. Однако наступление было перенесено 22.09. В 15.00 бригада, идя колонной вдоль шоссе, вошла в город. Первые танки были встречены огнем пушек из-за баррикад. Ответным огнем из танков ПТО противника были выведены из строя, баррикады разрушены и движение открыто. В’ течение ночи части производили разоружение солдат и офицеров гарнизона.