13 września nieprzyjaciel rozpoczął intensywny ostrzał Marymontu, a następnego dnia przystąpił do szturmu na marymonckie osiedla. Po dwugodzinnym przygotowaniu artyleryjskim na Marymont ruszyło natarcie niemieckiej piechoty wspartej silnymi zespołami broni pancernej. Niemcy atakowali z dwóch stron – wzdłuż ulic Marymonckiej i Gdańskiej oraz wzdłuż ulicy Kamedułów, wałem wiślanym do Cytadeli. W natarciu uczestniczyły dwa bataliony: 25. oddział Dywizji Pancernej oraz 87. batalion saperów. Zacięte walki trwały blisko osiem godzin i zakończyły się dopiero około godziny 20:00. Tego dnia Niemcom udało się opanować niemal cały Marymont – w tym zdobyte dwa tygodnie wcześniej przez Polaków budynki „Olejarni” przy ul. Gdańskiej 33 oraz Szkoły Gazowej przy ul. Gdańskiej 6. Powstańcy byli zmuszeni wycofać się na linię ul. Potockiej i ul. Elżbiety Drużbackiej. W pododdziałach Zgrupowań AK „Żubr” i „Żmija” straty były bardzo duże – dochodzące do 30% zabitych i rannych. Oddziały niemieckie również poniosły poważne straty. Zginął m.in. dowódca 25. oddziału rozpoznawczego, dwóch dowódców kompanii oraz kilkudziesięciu żołnierzy. Powstańcy zdołali prawdopodobnie uszkodzić 6 niemieckich pojazdów pancernych. Na zajętym przez siebie terenie żołnierze niemieccy palili domy oraz systematycznie mordowali ludność cywilną – w tym kobiety i dzieci. Według protokołów PCK tego dnia zamordowano co najmniej 363 mieszkańców Marymontu, w tym 25 dzieci w wieku od 3 miesięcy do 14 lat. Pacyfikacja Marymontu przebiegała według ustalonego z góry schematu. Niemcy i ich wschodni kolaboranci brutalnie wypędzali ludność z domów i schronów. Po rewizji, której zazwyczaj towarzyszyła grabież wszystkich cennych przedmiotów osobistych, Polaków pędzono do gmachu CIWF na Bielanach (punkt etapowy gdzie odbywała się „selekcja” schwytanych) lub rozstrzeliwano na miejscu. Masowe egzekucje miały miejsce w kilku miejscach przy ulicy Marii Kazimiery – przede wszystkim na placu przed tzw. pałacykiem Marysieńki, w pobliżu stawów marymonckich, jak również przy ul. Gdańskiej na rogu ul. Kaskadowej oraz w domu magistrackim Dyrekcji Wodociągów przy ul. Potockiej. Ofiarą masakry padli przede wszystkim mieszkańcy ulic: Marii Kazimiery (około 120 ofiar), Dembińskiego (około 50 ofiar),Barszczewskiej (ok. 50 osób), Rymkiewicza (około 35 ofiar), Morawskiej (około 10 ofiar), Gdańskiej (około 10 ofiar) i Słowackiego (kilku zabitych).Ocalałych mieszkańców Marymontu Niemcy spędzili do gmachu CIWF na Bielanach, gdzie rosyjskojęzyczni kolaboranci dopuścili się licznych gwałtów na kobietach. Po krótkim pobycie w gmachu CIWF zgromadzona tam ludność została wywieziona do obozu przejściowego w Pruszkowie. Podczas walk o Marymont zbrodni na jeńcach i ludności cywilnej dokonywali przede wszystkim żołnierze Wehrmachtu (25. Dywizja Pancerna), z dużym udziałem kolaborantów ze wschodnich jednostek ochotniczych. Odróżnia to Marymont od innych dzielnic Warszawy, gdzie największych okrucieństw wobec ludności cywilnej dopuszczały się zazwyczaj formacje SS i policji niemieckiej.
