Wobec doświadczeń ze wschodu i obaw, że walki w Warszawie będą oznaczały zniszczenie miasta i straty ludności cywilnej, wahano się czy objąć ją "Burzą".  Przeważyło jednak przekonanie, iż bitwa o Warszawę ma znaczenie nie tylko wojskowe, ale także polityczne, ponadto brano pod uwagę napięcie emocjonalne panujące wśród mieszkańców stolicy i gorącą chęć walki wyrażaną przez żołnierzy AK. Ostatecznie rozkaz o rozpoczęciu powstania w Warszawie wydany został - z udziałem Delegata Rządu i przewodniczącego RJN - 31 lipca, gdy czołowe jednostki Armii Czerwonej docierały do położonej na wschodnim brzegu Wisły dzielnicy Praga. Do akcji, która rozpoczęła się po południu 1 sierpnia - pod dowództwem komendanta warszawskiego okręgu płk Antoniego Chruściela (ps. "Monter") -  przystąpiło około 23 tys. żołnierzy AK, z których tylko część była uzbrojona. Aczkolwiek w ciągu pierwszych dnia walk powstańcy zdobyli wiele ważnych strategicznie obiektów, a z biegiem dni zwiększała się liczba powstańców (łącznie walczyło około 34 tys. żołnierzy) nie zdołano całkowicie wyprzeć Niemców z centrum miasta, ani opanować głównych arterii i mostów. 16-tysięczny garnizon niemiecki został poważnie wzmocniony (m.in. przez jednostki przeznaczone do walk z partyzantami) i 5 sierpnia Niemcy rozpoczęli kontrataki z użyciem czołgów, ciężkiej artylerii i lotnictwa szturmowego. W pierwszej ze zdobytych dzielnic (Wola) dokonano masowych rzezi mieszkańców, co powtórzyło się jeszcze kilkakrotnie. atakujące kolumny niemieckie podzieliły Warszawę na "powstańcze wyspy", między którymi utrzymano łączność przez przejścia w piwnicach i kanałami. Na terenach tych władzę objęła polska administracja, ukazywały się gazety, działało radio ("Błyskawica") i służby miejskie.
Przewidywano, że walki będą trwały kilka dni, tj. do nadejścia Armii Czerwonej, ale przed 8 sierpnia Stalin - mimo apeli m.in. premiera rządu RP, który od 31 lipca przebywał z wizytą w Moskwie - wydał rozkaz o wstrzymaniu działań zaczepnych w rejonie Warszawy. Nie zgodził się nawet na lądowanie alianckich samolotów transportowych na sowieckich lotniskach, co praktycznie uniemożliwiło dostarczanie pomocy z powietrza, gdyż najbliższe bazy znajdowały się w południowych Włoszech i w Anglii. Dopiero w połowie września, gdy powstanie było w przededniu klęski, możliwy był masowy zrzut, z którego jednak powstańcy przejęli tylko około 47 ton. Walki przedłużały się, rosła liczba ofiar wśród ludności cywilnej, brakowało żywności, medykamentów, wody. Nie zmieniło tej sytuacji zajęcie przez Armię Czerwoną Pragi, ani - nieudane - próby wojska polskiego dowodzonego przez gen. Berlinga zdobycia przyczółków w Warszawie. 2 października powstańcy skapitulowali. Zginęło około 150 tys. ludności cywilnej, większość miasta była zrujnowana (później specjalne ekipy niemieckie niszczyły ocalałe budynki), około 520 tys. mieszkańców zostało wypędzonych z miasta. 17 tys. powstańców dostało się do niewoli.

Powstanie Warszawskie było największą bitwą stoczoną przez wojsko polskie w czasie II wojny światowej: zginęło 10 tys. powstańców a 7 tys. zaginęło; znaczne straty ponieśli Niemcy - zginęło około 10 tys. żołnierzy, zaginęło około 6 tys., wojska niemieckie straciły 300 czołgów, dział i samochodów pancernych.

Powstanie nie osiągnęło celów ani wojskowych, ani politycznych, ale dla kolejnych pokoleń Polaków stało się symbolem męstwa i determinacji w walce o niepodległość.