До начала войны в городе, на советских и немецких картах обозначенном как Брест-Литовск, а поляками переименованном в Брест-над-Бугом, размещался штаб округа корпуса IX под руководством генерала Клебэрга, в состав которого входили части Белостокского, Новогрудского, северная часть Люблинского и большая часть Полесского воеводств. На территории округа дислоцировались 9, 20, 30-я пехотные дивизии, 9-я кавалерийская бригада, 4-й бронетанковый батальон с частями усиления и обеспечения. С началом мобилизации все эти части были выведены к германской границе, их место занимали резервные и запасные подразделения, а менее чем через две недели после начала боевых действий фронт внезапно оказался рядом с Брестом. С севера к городу стремительно приближался XIX корпус «быстроходного Гейнца» в составе 3-й и 10-й танковых, 2-й и 20-й моторизованных дивизий.
9 сентября генерал Клебэрг был назначен командующим формируемой оперативной группой «Полесье», которая должна была организовать оборону на линии Брест – Пинск. Из отдельных частей и мобилизуемых запасников на базе запасного центра 30-й пехотной дивизии формировалась дивизия «Кобрин». В ночь на 12 сентября командующий и его штаб переместились в район Пинска.
Руководить обороной Бреста был оставлен 49-летний отставной генерал Константин Плисовский. Организованный им небольшой штаб наполовину состоял из офицеров запаса, по состоянию здоровья непригодных к строевой службе. Начальником штаба стал подполковник Алёнзы Хорак, командующим пехотой – подполковник Юлиан Сосабовский, его заместителем – подполковник Константин Солтан, начальником связи – капитан Ежи Ежевский, полевой артиллерией командовал майор Станислав Комарницкий, зенитной батареей – капитан Станислав Малецкий.
Группировка «Брест» состояла из маршевых батальонов 34, 35 и 82-го пехотных полков, 1-й роты маршевого батальона 33-го полка, 81-го и 82-го караульных, 56-го саперного батальонов, 112-й и 113-й отдельных танковых рот, имевших на вооружении по 15 стареньких «Рено» FT-12, а также взвода танкеток TKS, 9-го автомобильного дивизиона, 49-го дивизиона полевой артиллерии, 3-й зенитной батареи, караульной роты, роты связи, отдельных групп офицеров и солдат различных родов войск и медико-санитарной службы. Польские силы в общей сложности насчитывали около 4000 солдат и офицеров, 18 полевых орудий, 8 зениток, 36 танков и танкеток. Генерал Плисовский, не имея сил организовать оборону по линии внешних фортов Брестской крепости, принял решение дать бой в Цитадели, а также в прикрывавших северные и западные подступы Кобринском и Тереспольском укреплениях. Пехота заняла позиции на валах, где были оборудованы пулеметные гнезда и отрыты окопы полного профиля. Вся артиллерия и частично вкопанные в землю танки были сконцентрированы на северном направлении. Саперы произвели минирование подъездов к крепости, мостов, ведущих на Центральный остров, и подступов к Цитадели. На железнодорожной станции стояли в готовности два бронепоезда.