Untuk "motivasi politik" yang optimal (Polandia telah jatuh), Vyacheslav Molotov hendak menahan intervensi Uni Soviet hingga jatuhnya Warsawa, tetapi penaklukan kota tersebut oleh Jerman tertunda, karena usaha pertahanan yang telah ditentukan (hingga tanggal 27 September). Pasukan Uni Soviet mulai bergerak memasuki Polandia pada tanggal , yang dinyatakan bahwa Polandia sudah tidak ada (menurut sejarawan Richard Overy, Polandia telah dikalahkan oleh Jerman dalam dua minggu sejak 1 September). Uni Soviet memberikan justifikasi bahwa invasinya ke Polandia karena masalah keamanan mereka sendiri dan kebutuhan untuk melindungi populasi warga etnis Belarus dan Ukraina. Invasi Uni Soviet tersebut, dikoordinasikan dengan pergerakan pasukan tentara Jerman dan mendapatkan perlawanan terbatas dari pasukan Polandia. Formasi pasukan militer Polandia berada di bagian Timur negara tersebut, sebagaimana yang diperintahkan oleh komando tinggi yang pada saat itu berada di perbatasan Rumania untuk mencegah pertempuran dengan Uni Soviet, tetapi beberapa pertempuran antara pasukan Uni Soviet dengan Polandia memang terjadi (seperti pada pertempuran Szack yang dilakukan oleh Korps Perlindungan Perbatasan). Pasukan-pasukan Uni Soviet kemudian bergerak ke Barat (ke arah Sungai Bug) dan Selatan untuk mengisi wilayah yang diberikan kepada Uni Soviet sebagaimana protokol rahasia yang diatur dalam Pakta Molotov–Ribbentrop. Uni Soviet mengambil langkah untuk memblokir rute potensi evakuasi Polandia ke wilayah Lituania, Latvia, Rumania dan Hungaria.