В связи с началом советско-польской войны (1920—1921) и наступлением белопольских войск Первая конная армии была переброшена с Северного Кавказа на Правобережную Украину. Совершив 53-суточный марш в конном строю (3 апреля — 25 мая), армия к 25 мая 1920 года сосредоточилась в районе Умани и стала ударной силой Юго-Западного фронта. 5 июня 1920 года в ходе Киевской операции она прорвала оборону противника, вошла в глубокий тыл его киевской группировки, 7 июня освободила Житомир и Бердичев, углубившись в тылы белопольских войск на 120—140 км. Развивая наступление, форсировала реки Случь, Горынь, Стырь, Западный Буг, овладела городами Новоград-Волынский, Острог, Радзивиллов, Ровно, Дубно и Броды. Будённовцы нанесли поражение польским войскам и вышли на подступы к Люблину и Львову, но не смогли овладеть Львовом и в августе 1920 были вынуждены отступить.