Allerede innen avtalen skulle tre i kraft ble den brutt fra polsk side. Den 9. oktober overfalt polske styrker Vilnius, kommandert av den polske general Lucjan Żeligowski. Vilnius var da avtalen ble inngått klart på litauiske hender, og med en litauisk garnison - det var ikke slik at status var uavklart. Den polske generalen aksepterte verken den litauisk-polske fredsavtale av 12. juli 1920, eller Suwalki-avtalens demarkasjonslinje som definerte eller impliserte Vilnius som litauisk område, og ville ved den militære overraskelsesmanøver skape fullendede kjensgjerninger. Selv om det polske statsoverhode marskalk Piłsudski først ikke ville betegne Żeligowskis kupp som autorisert, overtok han senere ansvaret for aksjonen. Folkeforbudet fordømte den 19. oktober 1920 bruddet på Suwałki-avtalen; den litauiske regjering brøt forbindelsene med Polen. Żeligowskis offensiv kunne stanses i november, men Vilnius forble på polsk hånd heltfrem til den sovjetiske invasjon av Polen i september 1939.