Mindeközben a lengyel csapatok továbbra is a romániai hídfő felé vonultak, ellenállva a német támadásoknak. Szeptember 17. és szeptember 20. közt a lengyel "Kraków" és "Lublin" hadsereget a németek szétverték a hadjárat második legnagyobb ütközetében, a Tomaszów Lubelski csatában. Lwów városa szeptember 22-én kapitulált, a szovjet invázió következtében. A várost már egy héttel korábban ostromolni kezdték, majd az ostrom közepén átadták Lwówot a szovjeteknek, akik folytatták a támadást, majd bevették a települést. Az egyre gyakoribbá váló német támadások ellenére Varsó – amelynek védelmét a visszavonuló seregből, önkéntesekből és milíciákból verbuváltak össze – egészen szeptember 28-áig tartotta magát. A Varsótól északra lévő modlini erődöt pedig egy 16 napig tartó csata után, szeptember 29-én vették be a németek. Néhány lengyel helyőrség még sokáig kitartott, miután a németek körbevették állásaikat. Ilyen volt például a szeptember 7-én bevett westerplattei helyőrség, a szeptember 19-én kapituláló oksywiei helyőrség, illetve az október 2-ig kitartó heli helyőrség.