Зная обо всём этом, германское командование решило нанести мощный танковый контрудар со стороны Варшавы в тыл советскому плацдарму на Висле. Для этих целей привлекалось 5 танковых дивизий, переброшенных из Румынии, Голландии и Италии. Всего под Варшавой в конце июля немцы сосредоточили 51,5 тыс. солдат и офицеров, 1158 орудий и миномётов, 600 танков и САУ.
Находившаяся ближе всего к польской столице советская 2-я гвардейская танковая армия насчитывала 32 тыс. бойцов, 468 орудий и миномётов, 425 танков и САУ. Ударив с трёх сторон, немцы фактически окружили и уничтожили 3-й танковый корпус 2-й армии и 2-3 августа отбросили советские войска от Варшавы, которые на подступах к городу потеряли 280 танков и оказались вынужденными перейти к обороне.
Между тем Миколайчик прибыл в Москву. 31 июля он встретился с наркомом иностранных дел СССР В.М. Молотовым. В ходе беседы польский премьер ни словом не обмолвился о планируемом восстании. Знавший о подготовке восстания Черчилль также ничего не сообщил Сталину.
1 августа 1944 года в назначенный час "W" восстание вспыхнуло по всей Варшаве. К АК с первых дней присоединились несколько сот бойцов Армии Людовой, основная же часть АЛ была выведена из города ещё до восстания для налаживания партизанской борьбы в лесах. Повстанцы захватили большую часть столицы, но не смогли занять, ни одного крупного правительственного здания. Вокзалы, главные транспортные артерии и, что особенно важно, мосты через Вислу остались в руках противника. В самом городе повстанцы, овладев рядом районов, всё же не смогли создать единой освобождённой территории, ибо всюду остались немецкие опорные пункты. Сам Коморовский признавал, что город в смысле расположения противоборствующих сторон напоминал "шахматную доску". В первый же день необстрелянные части АК, состоявшие в основном из молодёжи и интеллигенции, понесли тяжёлые потери - около 2000 человек против 500 солдат и офицеров противника.
Находясь в Москве, польский премьер под влиянием оптимистических сообщений Коморовского на первой встрече со Сталиным 3 августа 1944 года сообщил, что "польская подпольная армия" 1 августа начала открытую борьбу против немцев в Варшаве, и он вскоре намерен выехать туда, чтобы создать своё правительство. Сталин возразил, что Варшава, похоже, ещё находится в руках немцев. Однако Миколайчик настаивал, что город будет вскоре полностью освобождён. "Дай бог, чтобы это было так", - ответил советский лидер. Сталин дал в ходе беседы весьма точную характеристику Армии Крайовой, подчеркнув, что она слаба и не вела против гитлеровцев активной борьбы. Сталин прямо сказал Миколайчику, что тактика АК, по его мнению, состоит в том, чтобы "беречь себя и затем объявиться, когда в Польшу придут англичане или русские"
Начиная с 4 августа немцы приступили к планомерному подавлению восстания силами СС, полиции, украинских националистов и так называемой РОНА. С 10 по 20 августа 1944 г. в Варшаве свирепствовали подручные предателя, организатора "Русской освободительной народной армии" (это не РОА Власова), в то время бригаденфюрера и генерал-майора войск СС Бронислава Каминского, которые начали дикую расправу над польскими женщинами и детьми. Этим немцы хотели предметно показать полякам, что их ждёт, когда придут русские! Затем после показательной жестокости "восточных варваров" бригаду Каминского вывели из Варшавы, её личный состав передали Власову, а Каминского за плохое обращение с поляками расстреляли! ("Исторический архив", ╧ 4, 1994. С.62). Но ни один из немцев, сжигавший польских женщин и детей из огнемётов, не был наказан. Справедливость по-нацистски. Но некоторые поляки поверили в неё и для них главные виновники варшавской трагедии - русские.
При подавлении восстания гитлеровское командование, используя разобщённость восставших, методично, по очереди уничтожало очаги сопротивления, применяя тяжёлые орудия, бронепоезда, танки и огнемёты. Повстанцы несли значительные потери, вскоре стал ощущаться недостаток боеприпасов. Учитывая всё это, печать АК начала публикацию материалов о том, что восстание якобы согласовывалось с англичанами и представителем командующего 1-м Белорусским фронтом. При этом за "представителя Рокоссовского" штаб АК выдавал некоего капитана Калугина, якобы заброшенного к повстанцам по воздуху. На Калугина ссылался даже Миколайчик в ходе второй беседы со Сталиным 9 августа 1944 года. На самом деле Калугин служил офицером во власовской армии, сбежал в декабре 1943 года к польским партизанам. 5 августа 1944 года Калугин передал из штаба Коморовского телеграмму Сталину с просьбой помочь восставшим оружием.
2 августа 1944 года разведка 1-го Белорусского фронта получила первые, весьма расплывчатые сообщения о восстании в Варшаве. Обстановка на тот момент оставалась неясной даже для Коморовского. В город был сброшен советский связной офицер с радиостанцией, но он погиб, так как советское командование не знало точного расположения повстанческих сил.
В беседе со Сталиным 9 августа тон Миколайчика был уже совсем другим: он просил быстрейшей помощи повстанцам оружием. Сталин не возражал. Однако он справедливо отметил, что восставшим требуется, прежде всего, тяжёлое оружие, а сбросить его с самолётов технически не представляется возможным. В целом советский лидер расценил восстание как "нереальное дело", так как у немцев под Варшавой три танковые дивизии и много пехоты. "Просто жалко этих поляков" (т.е. повстанцев). Сталин весьма откровенно сказал, что вначале считал взятие Варшавы советскими войсками делом нескольких дней, однако противник перебросил под город дополнительные силы и теперь освобождение польской столицы потребует времени. Советский лидер предложил направить к повстанцам офицера связи с системой сигналов и шифров. Одновременно при участии специального представителя Ставки ВГК Г.К. Жукова 8 августа 1944 года был разработан новый план освобождения Варшавы. Однако операция не могла начаться ранее 25 августа. Положение осложнялось и тем, что гитлеровцы во второй половине августа резко активизировали нажим на плацдарм к югу от Варшавы, так что для его удержания пришлось отвлечь дополнительные силы.
Тем временем восстание принимало характер всенародной борьбы против оккупантов: героически сражавшиеся варшавяне не знали о закулисных манёврах руководства АК и истинных мотивах восстания. А в печати АК усилились нападки на СССР, который, якобы заранее зная о восстании, не оказывает теперь никакой помощи. В качестве ответной меры 13 августа 1944 года публикуется заявление ТАСС; в нём подчёркивалось, что Советский Союз не имеет к восстанию никакого отношения и оно с ним предварительно не согласовывалось.
16 августа в ответ на обращение Черчилля о помощи восставшим, Сталин сообщил, что сначала он распорядился "интенсивно сбрасывать" вооружение в район Варшавы, затем советское командование, убедившись, "что варшавская акция представляет безрассудную ужасную авантюру, стоящую населению больших жертв", пришло к выводу, "что оно должно отмежеваться от варшавской авантюры, так как оно не может нести ни прямой, ни косвенной ответственности за варшавскую акцию".
Понимая, что восстание не удалось, эмигрантское правительство пыталось свалить ответственность за его начало не только на Москву, но и на Лондон. Так, в начале августа поляки пожаловались американцам, что англичане, пообещав якобы оказывать восстанию помощь, что, как говорилось ранее, не соответствовало действительности, теперь отказываются это делать. Однако английская авиация небольшими силами 3, 4 и 13 августа 1944 года осуществила сбросы над Варшавой оружия и продовольствия. Как и ожидалось, потери бомбардировщиков от зенитного огня противника оказались непропорционально тяжёлыми: в среднем на тонну сброшенного груза пришёлся один сбитый самолёт. При этом большая часть грузов, особенно во время последних вылетов, попала в руки немцев, так как сбросы приходилось вести с больших высот.