После восстановления связи в 3:30 командующий армией получил переданное открытым текстом по телеграфу (БОДО) приказание командующего войсками Западного особого военного округа о приведении войск в боевую готовность. Находившаяся в худшем положении относительно своих соседей 4-я армия с запертыми в мышеловке Брестской крепости частями получила приказ на час позже. Павлов требовал в первую очередь бесшумно вывести из Брестской крепости «пачками» 42-ю стрелковую дивизию и привести в боевую готовность 14-й механизированный корпус; авиацию разрешалось перебазировать на полевые аэродромы. Но времени на все это уже не оставалось. До 3:45 Коробков лично по телефону отдал два приказания: начальнику штаба 42-й стрелковой дивизии поднять дивизию по тревоге и выдвигать ее из крепости в район сбора; командиру 14-го механизированного корпуса привести корпус в боевую готовность.

Естественно, что вывести из крепости части 42-й стрелковой дивизии до начала военных действий уже не успели. Выше уже приводилась цитата из мемуаров Л. М. Сандалова, в которых он оценивает время, потребное на вывод войск из крепости в три часа. Более того, вывод не успел начаться. Едва начальник 42-й дивизии майор В. Л. Щербаков собрал командиров частей для передачи им соответствующих распоряжений, как с другой стороны границы загремели залпы артиллерии XII корпуса. Командира дивизии генерал-майора И. С. Лазаренко разыскать и поставить в известность о полученном приказании до начала войны не удалось. Устойчиво работающая после рокового часового перерыва связь теперь использовалась для передачи только плохих вестей. В 4:15—4:20 начальник штаба 42-й стрелковой дивизии В. Л. Щербаков сообщил в штаб 4-й армии, что противник начал артиллерийский обстрел Бреста. Хорошо знавшие крепость офицеры штаба прекрасно понимали, что это означает: мышеловка захлопнулась. Приказание о приведении в боевую готовность дивизий 14-го механизированного корпуса, отданное в 3:30, передать в части до начала артиллерийской подготовки врага также не успели.

Ситуация была несколько сглажена тем, что перед войной на учения из крепости вывели десять из восемнадцати батальонов 6-й и 42-й стрелковых дивизий. В момент начала немецкой артиллерийской подготовки в цитадели Брестской крепости находились следующие части и подразделения: 84-й стрелковый полк без двух батальонов, 125-й стрелковый полк без одного батальона и саперной роты, 333-й стрелковый полк без одного батальона и саперной роты, 131-й артиллерийский полк, 75-й отдельный разведывательный батальон, 98-й отдельный дивизион ПТО, штабная батарея, 37-й отдельный батальон связи, 31-й автомобильный батальон и тыловые подразделения 6-й стрелковой дивизии, 44-й стрелковый полк без двух батальонов (в форту 2 км южнее крепости), 455-й стрелковый полкбез одного батальона и саперной роты (один батальон из остававшихся в крепости размещался в форту 4 км северо-западнее Бреста), 158-й автомобильный батальон и тыловые подразделения 42-й стрелковой дивизии. В крепости находились также штаб 33-го окружного инженерного полка с полковыми подразделениями, половина окружного (т. е. подчиненного округу) военного госпиталя на острове Госпитальном и пограничная застава на острове Пограничном.

Часть защитников Брестской крепости сдается в плен.

Для бомбардировки Брестской крепости немцами было подготовлено одно из самых мощных орудий своего времени — 600-мм самоходная мортира «Карл». Это орудие разрабатывалось фирмой Рейнметалл с 1935 г. как средство сокрушения укреплений, подобных «линии Мажино». В итоге была создана 600-мм артсистема на самоходном шасси, получившая наименование «Карл» или «Орудие 040» (Geraet 040). «Карлы» были способны выстреливать бетонобойный снаряд весом 2170 кг на дистанцию от 2840 до 4320 м. Однако к штурму «линии Мажино» орудия опоздали. Первое подразделение мортир было создано только в январе 1941 г. К июню 1941 г. в Германии было две батареи «Карлов», объединенных в 833-й тяжелый артиллерийский дивизион. «Карлы» было решено использовать для штурма советских приграничных укреплений. Первая батарея (два орудия) с 60 снарядами была направлена в 17-ю армию группы армий «Юг», а вторая батарея с 36 снарядами — в 4-ю армию группы армий «Центр». Орудия были доставлены по железной дороге на станцию Тересполь за два дня до начала «Барбароссы». Разгрузку монстров прикрывали от наблюдения с советской стороны границы специальными маскировочными масками. В ночь с 21 на 22 июня они были выдвинуты на огневые позиции. 22 июня мортира № 4 выпустила три снаряда, мортира № 3 — четыре. После этого возникли проблемы с застреванием снарядов в стволе, и следующие выстрелы гигантских мортир прозвучали 23 июня. Впоследствии при осмотре цитадели Брест-кой крепости были обнаружены следы попаданий «Карлов». Воронки достигали диаметра 15 м при глубине 5 м в достаточно плотном грунте. Взрыв снаряда «Карла» поднимал столб дыма и пыли высотой 170 м и, по отзывам немцев, оказывал «большой психологический эффект». «Карлы» позволяли проламывать прочные стены и перекрытия толщиной до 2 м, против которых были неэффективны 210-мм снаряды. Помимо экзотических сверхтяжелых орудий в распоряжении штурмующих крепость немецких войск в изобилии имелось обычное вооружение: орудия 150-мм и 210-мм калибра, а также реактивные минометы «небельверфер», в том числе калибром 280-мм. Последние немецкие солдаты называли Stuka zu fuss, «Штука» (пикирующий бомбардировщик) «пешком», за его высокую огневую мощь.

В кратком боевом отчете о действиях 6-й стрелковой дивизии первый страшный удар противника был описан следующим образом:

«В 4 часа утра 22 июня был открыт ураганный огонь по казармам, по выходам из казарм в центральной части крепости, по мостам и входным воротам и домам начальствующего состава. Этот налет внес замешательство и вызвал панику среди красноармейского состава. Командный состав, подвергшийся в своих квартирах нападению, был частично уничтожен. Уцелевшие командиры не могли проникнуть в казармы из-за сильного заградительного огня, поставленного на мосту в центральной части крепости и у входных ворот. В результате красноармейцы и младшие командиры без управления со стороны средних командиров, одетые и раздетые, группами и поодиночке, выходили из крепости, преодолевая обводный канал, реку Мухавец и вал крепости под артиллерийским, минометным и пулеметным огнем. Потери учесть не было возможности, так как разрозненные части 6-й дивизии смешались с разрозненными частями 42-й дивизии, а на сборное место многие не могли попасть потому, что примерно в 6 часов по нему уже был сосредоточен артиллерийский огонь».

Снаряды сыпались не только на казармы. Все выходы из бастионного кольца крепости находились под таким сильным артиллерийским, минометным, а позже и пулеметным огнем, что 98-й отдельный дивизион ПТО при попытке прорваться из крепости был почти целиком уничтожен. В итоге бойцы и командиры 6-й и 42-й стрелковых дивизий остались в крепости не потому, что они имели задачу оборонять крепость (по плану на это выделялся один батальон), а потому, что не могли из нее выйти.

Все, что находилось вне прочных казематов крепости, было сметено огнем. Артиллерия, находившаяся в открытых парках крепости, в большей своей части была уничтожена. Рядом с орудиями у коновязей стояли лошади артиллерийских и минометных частей и подразделений дивизий. Несчастные животные были уже в первые часы войны перебиты осколками. Автомашины частей обеих дивизий, стоявшие в объединенных открытых автопарках, сразу же запылали.