На момент начала Великой Отечественной войны гарнизон крепости состоял в основном из подразделений 6-й и 42-й стрелковой дивизий 28-го стрелкового корпуса РККА, но он существенно сократился ввиду участия многих военнослужащих в плановых учебных
мероприятиях. Операция немцев по захвату крепости была начата мощной артиллерийской подготовкой, разрушившей значительную часть строений, уничтожившей большое число бойцов гарнизона и поначалу заметно деморализовавшей уцелевших.
Противник быстро закрепился на Южном и Западном островах, а штурмовые отряды появились на Центральном острове, однако не сумели занять казармы в Цитадели. В районе Тереспольских ворот немцы встретили отчаянную контратаку советских бойцов под общим командованием полкового комиссара Е.М. Фомина. Авангардные подразделения 45-й дивизии вермахта понесли при этом серьезные потери.
Выигранное время позволило советской стороне организовать упорядоченную оборону казарм. Гитлеровцы вынуждены были оставаться на занятых позициях в здании армейского клуба, откуда некоторое время не могли выбраться. Огнем были остановлены и попытки прорыва подкрепления противника по мосту через Мухавец в районе Холмских ворот на Центральном острове.
Помимо центральной части крепости постепенно росло сопротивление в других частях комплекса зданий, (в частности, под командованием майора П.М. Гаврилова на северном Кобринском укреплении) причем бойцам гарнизона благоприятствовала плотная застройка. Из-за нее враг не мог вести прицельный артиллерийский огонь с близкого расстояния, не подвергаясь опасности самому быть уничтоженным.
Располагая только стрелковым оружием и незначительным числом артиллерийских орудий и бронетехники, защитники крепости пресекли продвижение противника, а в дальнейшем, когда немцы осуществили тактическое отступление, заняли оставленные противником позиции.
Вместе с тем, несмотря на провал быстрого штурма, за 22 июня силам вермахта удалось взять всю крепость в кольцо блокады. До ее установления покинуть крепость и занять предписанные оборонительными планами рубежи сумело, по некоторым оценкам, до половины списочного состава размещенных в комплексе частей.