Liên Xô xâm lược Ba Lan
Chiến dịch quân sự

Hồng quân đã tiến vào các vùng phía đông của Ba Lan với 7 Phương diện quân và giữa khoảng 450.000 và 1.000.000 quân. Các đội quân này đã được bố trí trên hai mặt trận: Mặt trận Belarusia dưới sự chỉ huy của Mikhail Kovalyov, và Mặt trận Ukraina dưới sự chỉ huy của Semyon Timoshenko. Trước đó, người Ba Lan đã thất bại trong việc bảo vệ các biên giới phía tây của họ, và để đáp lại các cuộc xâm nhập của quân Đức, trước đó đã tiến hành một trận phản công lớn ở trong Trận Bzura. Quân đội Ba Lan ban đầu đã có một kế hoạch phòng thủ để đối phó với đe dọa của Liên Xô, nhưng họ đã không sẵn sàng đối phó với hai cuộc tấn công cùng lúc. Đến thời điểm Liên Xô tấn công, những chỉ huy Ba Lan đã phái phần lớn quân sang phía tây để đối mặt với quân Đức, khiến cho phía đông chỉ được bảo vệ bằng 20 tiểu đoàn không đủ sức mạnh. Các tiểu đoàn này bao gồm 20.000 quân thuộc quân đoàn biên phòng (Korpus Ochrony Pogranicza), dưới sự chỉ huy của tướng Wilhelm Orlik-Rueckemann.
Ban đầu, tổng tư lệnh Ba Lan, Thống chế Ba Lan Edward Rydz-Śmigły, đã ra lệnh các lực lượng biên phòng chống cự lại quân Liên Xô. Sau đó ông đã đổi ý sau khi đã hội ý với Thủ tướng Felicjan Sławoj Składkowski và đã ra lệnh cho quân biên phòng rút lui và chỉ giao chiến với quân Liên Xô để tự vệ. Hai mệnh lệnh mâu thuẫn nhau đã dẫn đến sự hỗn loạn, và khi Hồng quân tấn công các đơn vị Ba Lan, các bất đồng và các trận tranh luận nhỏ đã nổ ra không thể tránh được.
Phản ứng của những người Ba Lan thuộc các nhóm sắc tộc khác nhau đối với tình hình đã tạo thêm sự rắc rối. Những người Ukraina, người Belarusia và Do Tháis, những sắc tộc có nguồn gốc từ Đế quốc Nga, đã hoan nghênh các đoàn quân Liên Xô và xem họ như quân giải phóng. Tổ chức những người dân tộc Ukraina đã nổi dậy chống lại quân đội Ba Lan, và những người ủng hộ Liên Xô đã tổ chức các cuộc nổi dậy địa phương, ví dụ như ở Skidel. Liên Xô đã tuyên bố lãnh thổ mới thuộc kiểm soát của mình và tháng 11 đã tuyên bố rằng 13,5 triệu người sống ở đây giờ là các công dân Liên Xô. Một số nhóm dân tộc chủ nghĩa Ba Lan hoặc cựu quân lính Bạch vệ đã chống lại, và Liên Xô đã trấn áp những nhóm chống đối bằng các vụ xử bắn và bắt giữ hàng ngàn người. Họ đã đưa hàng trăm ngàn (ước tính) người tới Siberia và những nơi xa xôi khác của Liên Xô trong bốn đợt di cư giữa giai đoạn 1939 và 1941.
Kế hoạch rút lui ban đầu của quân đội Ba Lan là rút lui và tập hợp lại dọc theo Đầu cầu Romania, một khu vực ở đông-nam Ba Lan gần biên giới với Romania. Ý tưởng này là để chọn các vị trí phòng thủ ở đó và chờ đợi một cuộc tấn công từ phía tây của Anh và Pháp như đã hứa, và giả thiết rằng Đức sẽ phải giảm các chiến dịch ở Ba Lan để chiến đấu trên một mặt trận thứ hai. Các nước Đồng minh mong đợi các lực lượng Ba Lan cầm cự khoảng vài tháng nhưng cuộc tấn công của Liên Xô đã khiến cho chiến lược này lỗi thời.
Các lãnh đạo quân sự và chính trị Ba Lan đã biết rằng họ đang thua trong cuộc chiến chống quân Đức thậm chí ngay trước khi cuộc tấn công của Liên Xô diễn ra. Tuy nhiên, họ đã từ chối đầu hàng hay đàm phán hòa bình với Đức. Thay vào đó, chính phủ Ba Lan đã ra lệnh tất cả các đơn vị quân đội di tản khỏi Ba Lan và tập hợp lại ở Pháp. Ngay chính phủ Ba Lan đã chạy qua România khoảng nửa đêm 17 tháng 9 năm 1939. Các đơn vị quân Ba Lan đã tiến về khu vực đầu cầu Romania, chống đỡ các cuộc tấn công của Đức bên sườn và thỉnh thoảng đụng độ với quân Liên Xô bên kia. Trong những ngày sau lệnh di tản, Đức đã đánh bại Quân Kraków của Ba Lan và Lublin tại Trận Tomaszów Lubelski, kéo dài từ ngày 17 tháng 9 đến 20 tháng 9.
Các đơn vị Liên Xô thường gặp đối tác Đức tiến từ phía đối diện. Nhiều ví dụ nổi bật về sự hợp tác đã diễn ra giữa hai đội quân này trên chiến trường. Wehrmacht vượt qua Pháo đài Brest, một địa điểm đã bị Lữ đoàn tăng 29 của Liên Xô chiếm sau Trận Brześć Litewski vào ngày 17 tháng 9. Tướng Đức Heinz Guderian và Lữ đoàn trưởng Liên Xô Semyon Krivoshein lúc đó đã tổ chức một cuộc diễu binh chiến thắng chung ở thị xã. Lwów (Lviv) đã đầu hàng ngày 22 tháng 9, vài ngày sau khi Đức giao các chiến dịch bao vây cho Liên Xô. Các lực lượng Liên Xô trước đó đã chiếm Wilno vào ngày 19 tháng 9 sau trận chiến một ngày, và họ đã chiếm Grodno vào ngày 24 tháng 9 sau một cuộc chiến kéo dài bốn ngày. Đến ngày 28 tháng 9, Hồng quân đã tiến đến tuyến sông Narew, Western Bug, Vistula và San—biên giới được Liên Xô đồng ý trước với Đức.