Stalin fornemmet trolig Hitlers hastverk. Den hemmelige delen av avtalen omhandlet delingen av Polen og Baltikum. Stalin ønsket å få kontroll over de gamle russiske flåtehavnene Liepaja og Ventspils, og foreslo Litauens nordgrense som skillelinje mellom Tysklands og Sovjetunionens interessesfære. Ribbentrop kontaktet Hitler mens forhandlingene i Moskva pågikk og fikk straks ja til å oppgi Kurzeme og Zemgale. Den hemmelige delen omfattet videre delingen av Polen i sovjetisk og tysk del (langs elvene Pissa, Nemunas, Wisła og San), samt sovjetisk kontroll over Bessarabia, Estland, Latvia og Finland som sovjetisk interessesfærer. Den hemmelig delen var basert på et sovjetisk utkast av 19. august.