Проблема для обороняющихся заключалась в том, что именно в этом месте находился эпицентр движения немецкой армии «Центр», которая в целях осуществления плана «Барбаросса» планировала в кратчайшие сроки уничтожить все ключевые опорные пункты СССР на западном участке фронта. Для штурма была направлена немецкая 45 армия, которая состояла из 17 тысяч человек. Следовательно, к началу битвы за Брест, немецкая армия вдвое превосходила ту численность, которой обладали защитники. Согласно плану немецкого командования, Брест должен был быть захвачена без использования танков. Это было необходимо, поскольку немецкое командование не решилось направлять в данный район танки из-за болотистой местности.

Штурм крепости и города Бреста был поручен 45-й пехотной дивизии генерал-майора Фрица Шлипера во взаимодействии с частями соседних боевых соединений. Всего в штурме участвовало около 20 тыс. человек. Кроме того, немцы имели преимущество и в артиллерии. Помимо дивизионного артполка, орудия которого не могли пробить полутораметровые стены укреплений, в нападении участвовали две 600-миллиметровые самоходные мортиры «Карл», девять мортир калибра 211 мм и полк реактивных многоствольных минометов калибра 158,5 мм. На момент начала войны советские войска просто не располагали подобным вооружением. По плану немецкого командования, Брестская крепость должна была сдаться максимум за восемь часов, и не более того.

Штурм крепости

В 4.15 (в 3.15 минут по московскому времени) 22 июня 1941 года на Брестскую крепость внезапно обрушился шквальный артиллерийский огонь. К этому моменту в ней размещались части 6-й и 42-й стрелковых дивизий, 17-й Краснознаменный пограничный отряд, 

132-й отдельный батальон конвойных войск Народного комиссариата внутренних дел (НКВД), части окружного подчинения, военные госпитали, проживали семьи командного и начальствующего состава. Ввиду участия части военнослужащих брестского гарнизона в плановых учебных мероприятиях в крепости оставалось от семи до восьми тысяч человек, не считая членов семей. 

После артиллерийского налета началось наступление германских войск. Брест штурмовал усиленный 12-й немецкий армейский корпус при содействии авиации.

Непосредственно против крепости действовала его 45-я пехотная дивизия, поддерживаемая танками, артиллерией и авиацией.

Оборона крепости

В первые минуты нападения, застигнутый врасплох гарнизон крепости понес большие потери, была разрушена большая часть её строений. Из-за значительного численного превосходства противника и недостаточности предварительной подготовки обороны её защитники уже в первый день войны оказались в окружении, без связи с вышестоящим командованием. Однако гарнизон смог выстроить оборону, хотя крайне осложняли её ведение пожары, недостаток боеприпасов, продовольствия и воды, которую доставали из ближайшей реки с риском для жизни. С учетом потерь за первый день боев, в итоге крепость защищали порядка 3,5 тысячи человек.

Противник быстро закрепился на Южном и Западном островах, а штурмовые отряды появились на Центральном острове, однако не сумели занять казармы в Цитадели. Тогда немецкое командование решило сменить тактику: началась продолжительная осада и долгие изматывающие бои, которые с 22 июня до конца месяца шли на всей территории Брестской крепости. 24 июня немцам удалось окончательно занять Тереспольское и Волынское укрепления на западном и южном островах. Оборона сосредоточилась в Кобринском укреплении и цитадели. В этот день были созданы штаб обороны крепости и единое командование во главе с капитаном Иваном Зубачевым и полковым комиссаром Ефимом Фоминым. Гарнизон, состоявший из сводных подразделений, не только оборонялся, но и неоднократно контратаковал противника. Авангардные подразделения 45-й дивизии вермахта понесли при этом серьезные потери.

26 июня была организована попытка прорыва из крепости через Кобринское укрепление, но она окончилась неудачей. Группа прорыва была почти полностью уничтожена. Вырвавшиеся из крепости попали в плен. Оборона цитадели приняла очаговый характер. На Кобринском укреплении к этому времени все защитники сосредоточились в Восточном форте. Чтобы сломить сопротивление оставшихся в крепости, немцы применяли зажигательные боеприпасы и слезоточивый газ. Авиация бомбила их пятисоткилограммовыми бомбами. Даже была сброшена 

1800-килограммовая бомба, попавшая в угол стены крепости и потрясшая своей детонацией весь город Брест.

29-30 июня враг предпринял общий штурм Брестской крепости и захватил многие укрепления, в том числе Восточный форт. Оборонявшиеся понесли тяжелые потери. 

К 30 июня после воздушной бомбардировки были подавлены основные очаги обороны. В первый день штурма артиллерийским огнем был перебит водопровод, защитники крепости лишились воды, а подступы к рекам Мухавец и Буг были перекрыты фашистами. Когда стало понятно, что женщины и дети не смогут выжить в крепости, они были вынуждены её покинуть, и были использованы немцами в качестве прикрытия при артобстреле.

После этого боевые действия носили в основном очаговый характер. Небольшие группы воинов, укрывшись в развалинах и подвалах крепости, продолжали упорное 

сопротивление. Действия этих групп и одиночных бойцов приобретали все больше черт диверсионной активности и продолжались в ряде случаев до конца июля и даже до начала августа 1941 года. Почти месяц защитники Брестской крепости сковывали целую германскую дивизию. Взятие Брестской крепости – по оценкам немецких же историков – потребовало от вермахта таких же сил, как и взятие Киева, третьего по величине города Советского Союза. Большинство защитников крепости погибло, небольшая часть смогла прорваться к партизанам или выйти к линии фронта, некоторые попали в плен. 

Так майор Петр Гаврилов, собравший вокруг себя группу из 12 человек, раненым попал в плен среди последних 23 июля. Он пережил плен, был освобожден советскими войсками в мае 1945 года в концлагере Маутхаузен. После спецпроверки его восстановили в воинском звании, в 1946 году уволили в запас в ходе послевоенного сокращения армии. Комиссар Фомин был расстрелян немцами, капитан Зубачев умер в плену.