W składzie Armii „Poznań”, a później Armii „Pomorze” brał udział w kampanii wrześniowej. Od Wągrowca przez Inowrocław, okolice Kutna dotarł na pola bitwy nad Bzurą, gdzie walczył do 18 września 1939, po czym resztki pułku przekroczyły Bzurę i przez Puszczę Kampinoską dotarły do Warszawy. Po kampanii wrześniowej pułk został rozwiązany.
4 Pułk Piechoty Księstwa Warszawskiego w latach 1806-1813 thumb|left|Książę Józef Poniatowski – patron pułku Historia 37 pułku piechoty sięga czasów napoleońskich i Księstwa Warszawskiego, gdyż 37 pp przejął tradycje bojowe 4 pułku piechoty Księstwa Warszawskiego z lat 1806–1813.
4 pp brał udział w walkach na Pomorzu, północnym Mazowszu oraz w rejonie Narwi i Bugu. Walczył też w bojach o Grudziądz i nad Narwią. Od grudnia 1808 pułk walczył w Hiszpanii pod dowództwem płk. Feliksa Potockiego. Bił się w Starej i Nowej Kastylii, Asturii i Królestwie León. 4 pp brał udział w bitwach pod: Almaraz, Consuegrą, Talaverą, Fuengirolą, Almonacid, Ocaną (w prowincji Toledo), Coien Monbellą i Ximenes de la Frontare. Brał też udział w wyprawie na Moskwę. Toczył walki o Czaśniki, Krasnoje, pod Smoleńskiem i nad Berezyną w trakcie odwrotu Napoleona. Poniósłszy ciężkie straty i trafił pod Poznań celem dokonania uzupełnień. Następnie, w ramach Korpusu gen.