W dniach 28-30 marca 1939 roku dywizjon został przetransportowany koleją do rejonu Sierpca, gdzie został podporządkowany dowódcy Nowogródzkiej Brygady Kawalerii. W okresie letnim wymieniono rezerwistów zmobilizowanych w marcu. W dniu 8 sierpnia dywizjon wraz z macierzystą brygadą został przegrupowany w pobliże granicy, gdzie zajął ugrupowanie obronne, jako odwód Nowogródzkiej BK w lesie koło Zielunia na południe od Lidzbarka. W jej składzie walczył w kampanii wrześniowej 1939 roku.
Walki dywizjonu 1 września 1939 roku dwa plutony czołgów 91 dywizjonu wykonały wypady na północny wschód i na styku Armii „Pomorze”. Pod Mrocznem jeden z plutonów wziął do niewoli trzech jeńców i zdobył motocykl. 2 września pluton samochodów pancernych ze szwadronem 27 pułku ułanów przeprowadził rozpoznanie w kierunku stanowisk 20 Dywizji Piechoty, a wieczorem cały dywizjon zajął pozycje wyjściowe na północ od Żuromina. 3 września o świcie z rejonu wsi Zalesie szwadron samochodów pancernych wspólnie z 27 pułkiem wyparł z Petrykozów oddział niemieckiej 217 DP, a szwadron czołgów wspierał atakujący w kierunku Kuczborka 4 pułk strzelców konnych. Kontratak czołgów i strzelców konnych odniósł powodzenie, zdobyto: 2 armaty ppanc, 2 samochody oraz kilkadziesiąt rowerów. Szwadron poniósł straty 2 rannych i w sprzęcie.