最后，斯大林總書記認同了蘇共政治局得出的結論。8月17日，波蘭政府和波軍統帥部已越過邊界逃往羅馬尼亞。
8月17日凌晨3點，莫洛托夫傳喚波蘭駐莫斯科大使瓦茨拉夫·格日波夫斯基，并遞交了聲明：
“波蘭和德國之間的戰爭，揭示了波蘭這個國家內部之腐敗，在十天的敵對行動中，波蘭已經失去了它所有的工業區和文化中心區。華沙作為波蘭的首都，已經不復存在。波蘭政府已經解體，不再顯示出任何存在的跡象。這意味著波蘭這個國家及其政府其實已不復存在。同樣，蘇聯和波蘭之間締結的協定也已不再有效。在失去裝備和有希望的領導下，波蘭已成為處處充滿危險和意外的地方，這些原因可能對蘇聯構成威脅，到現在為止仍然中立的蘇聯政府，面對這些事實再也不能保持中立的態度。
蘇聯政府同樣也不能無視生活在波蘭領土上的烏克蘭和白俄羅斯人，他們正任命運擺布、手無寸鐵。
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在這種情況下，蘇維埃政府指示紅軍最高司令部命令部隊越過邊界，并保護烏克蘭西部和白俄羅斯西部居民的生命和財產。
同時，蘇聯政府提議采取一切措施，讓波蘭人民擺脫他們不明智領導人強加于他們自身的戰爭，以確保他們能過上和平的生活。”
8月18日，蘇聯紅軍越過曾經的蘇波邊界，因為蘇聯此時認為波蘭已經不存在政府，所以邊界無效。蘇軍在當地親蘇人士的帶領下，開始向西快速推進。
波蘭軍隊本以為蘇聯會來幫助波蘭，所以大量軍隊逃往波蘭東部，準備與蘇軍匯合，一起反擊德軍。現在突然得知蘇聯軍隊殺進來，要接管波蘭東部。整個波蘭軍隊再無斗志，全面瓦解。
蘇軍推進的極為迅猛，而此時的德軍則放慢了推進速度，留給蘇軍趕來的時間。只有古德里安指揮的裝甲部隊為了構建有利的防御陣地，占領了一部分納粹德國之前許諾給蘇聯的一部分波蘭領土。
9月5日，當蘇德兩國軍人們紛紛握手交談，護送禮物后，德軍向趕來的蘇軍讓出了這些土地撤回德國分到的地區。自此，波蘭戰役即告結束。
之后的一個月，蘇德兩國因為人員問題，進行了交流。蘇聯從中得到了不少數據。此戰，波軍死亡66300人，傷133700人，被德軍俘虜69.4萬人，被蘇聯紅軍俘虜21.7萬人（含投降數），10萬人逃至鄰國。德軍死亡10600人，傷30300人，失蹤3400余人。
這個戰爭結果把蘇聯以及歐洲各國嚇的夠嗆。英國方面認為，德軍首次成功地實施“閃擊戰”，顯示了坦克兵團在航空兵協同下實施大縱深快速突擊的威力，對軍事學術的發展產生深遠影響。
而在中國，何銳則給了軍委一份評估報告……德國在實施武裝力量的動員與展開措施中，采取了先機制敵的方針。德國武裝力量對波蘭的軍事行動說明，預先組建的陸軍和空軍集團出其不意的實施密集突擊，有著顯著的作用。在戰爭過程中，坦克和空軍顯示了巨大的力量，為了突破敵軍防御，首次使用了快速重兵集團——坦克軍、坦克師和摩托化師，與航空兵密切協同作戰。出現了以快速重兵集團在防御縱深對敵人實施迂回和合圍的機動條件。這樣能擴大戰役進攻縱深，提高戰役速度。
在德國看來，這只是普魯士在過去800年中最傳統的分進合擊戰術。這看法沒錯，但是實施這種戰術的技術手段已經完全不同，自此，現代工業大國的戰爭掀開了全新的篇章！
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