Noch vor dem Inkrafttreten wurde das Abkommen am 9. Oktober durch die überfallartige Einnahme von Vilnius durch Truppen des polnischen Generals Lucjan Żeligowski gebrochen. Polen akzeptierte die im litauisch-russischen Friedensvertrag vom 12. Juli 1920 vereinbarte Übergabe von Vilnius an Litauen und die in Suwałki vereinbarte Demarkationslinie nicht und wollte durch einen militärischen Handstreich vollendete Tatsachen schaffen. Obwohl das polnische Staatsoberhaupt Marschall Piłsudski Żeligowskis Coup ursprünglich als nicht autorisiert bezeichnet hatte, übernahm er später die Verantwortung für diese Aktion. Der Völkerbund verurteilte am 19. Oktober 1920 den Bruch des Abkommens von Suwałki; die litauische Regierung brach die Beziehungen zu Polen ab. Żeligowskis Offensive konnte im November gestoppt werden, jedoch blieb Vilnius bis zur Besetzung durch die Sowjetunion im September 1939 in polnischer Hand.