Pure un altro grande vicino, l'Unione Sovietica, mirava ad occupare il Paese baltico. Il 7 ottobre 1939 una delegazione lituana volò a Mosca e fu costretta a sottoscrivere un trattato di mutua assistenza per evitare conseguenze peggiori. In virtù del documento, ai russi fu permesso di installare cinque basi militari sovietiche presidiate da un totale di 20.000 truppe: in cambio, alla Lituania fu restituita la capitale storica della Lituania Vilnius e il circondario. Stando a quanto asserirono il ministro lituano della difesa nazionale Kazys Musteikis e il ministro lituano degli affari esteri Juozas Urbšys, entrambi si dimostrarono inizialmente reticenti e rifiutarono di riacquisire la regione di Vilnius e tollerare la presenza delle guarnigioni russe. Fu un nervoso Stalin a rispondere che "Non importa se accetterete di riprendere Vilnius o meno, le guarnigioni russe faranno comunque il loro ingresso in Lituania". Il leader sovietico procedette ad informare anche Juozas Urbšys, un altro delegato, sui protocolli segreti sovietico-tedeschi e sulla ripartizione dell'Europa centrale ed orientale per sfere di influenza. Due delle basi militari per cui fu prevista la presenza di migliaia di soldati sovietici furono stabilite vicino a Kaunas, a Prienai e Gaižiūnai. Quest'ultima ospitò anche degli aerei, come avvenne per l'installazione situata ad Alytus. Nonostante fosse stata ripresa l'agognata capitale storica, la presidenza e il governo rimasero a Kaunas, città da cui l'esecutivo operava da circa venti anni.