Zryw Armii Krajowej, mający doprowadzić do opanowania stolicy kraju, został sprowokowany przez nasilające się pogłoski o Armii Czerwonej na przedmieściach miasta i chęci odzyskania Warszawy własnymi silami. Na godzinę „W”, czyli godzinę rozpoczęcia powstania wybrano 17.00 1 sierpnia 1944 roku. Wtedy też siły AK zaatakowały niemieckie posterunki. Pierwsze godziny powstania były sukcesem Polaków, udało się zdobyć wiele punktów oporu. Nie obyło się jednak bez niepowodzeń, w wielu kluczowych miejscach Niemcy obsadzili silne posterunki.
Pierwszy tydzień powstania to okres przewagi Polaków, którzy powoli zdobywali kolejne punkty oporu Niemców. Wielkim zwycięstwem było zwłaszcza zajęcie budynku PAST-y i wzięcie w niewolę niemieckich obrońców. Spodziewana pomoc Sowietów nie nadchodziła jednak, a radzieckie dywizje pancerne poniosły klęskę w walkach pod Warszawą. Powstanie zaczęło utykać w martwym punkcie.
W tym czasie Niemcy ochłonęli już z pierwszego szoku i rozpoczęli przerzucanie do Warszawy dużych sił wojskowych. Oprócz regularnych dywizji w walkach użyto również formacji nieregularnych, złożonych z przestępców (brygada Dieterwangera), ukraińskich kolaborantów i innych, podobnie mało zdyscyplinowanych oddziałów. Wykazały się one wyjątkowym okrucieństwem, zwłaszcza na Woli, gdzie od 4 sierpnia dochodziło do szeregu masakr. Dowódca niemiecki Warszawy, Erich von den Bach Zelewski, nakazał, zgodnie z rozkazem Hitlera, zrównać miasto z ziemią. W tym samym czasie Stalin zakazał udzielania pomocy powstańcom. Sowieci stali bezczynnie na drugim brzegu Wisły, przyglądając się powstaniu, a kilka prób pomocy powstańcom, przeprowadzonych przez Polaków z armii Berlinga zakończyło się niepowodzeniem.
Stopniowo powstańcy zaczęli tracić kontrolę nad kolejnymi dzielnicami miasta. Jako pierwsze, już w pierwszym tygodniu walk padły Wola i Ochota. W połowie września krytyczna stała się sytuacja na Mokotowie, którego dowódca podjął decyzję o opuszczeniu stanowisk. W drugiej połowie września większość sił powstańczych była otoczona na Śródmieściu i Żoliborzu, ten ostatni padł jednak 30 września. Do ewakuowania własnych sił z utraconych terenów powstańcy używali kanałów, wiązało się to jednak z wielkim ryzykiem. Niemcy używali do walki wszystkich sposobów, od zdalnie sterowanych czołgów-pułapek, poprzez miotacze ognia do ciężkich miotaczy oblężniczych. Powstańcom niewiele pomogły zorganizowane rzez Aliantów zrzuty broni i zaopatrzenia, nawet tak wielkie jak gigantyczny zrzut zaopatrzenia z amerykańskich samolotów 18 września.
Po 63 dniach walk dowództwo AK uznało w końcu, że dalsza walka nie ma sensu. 2 października 1944 roku miasto skapitulowało. Dowództwo AK z generałem „Borem” Komorowskim na czele zostało wzięte do niewoli, a powstańcy poddali się. Zgodnie z ustaleniami traktowano ich jednak jako jeńców wojennych. Niemcy zmusili do opuszczenia Warszawy całą ludność, po czym rozpoczęli planowe niszczenie miasta i jego zabytków. Gdy w styczniu 1945 roku do miasta wkroczyli Sowieci, zastali tam już tylko wypalone ruiny.