13 июня РККА перешла в контрнаступление. 1-я конная армия прорвала фронт, и поляки стали стремительно отходить. В июле войска УНР отошли за Збруч, а в августе — за Днестр.
Польское руководство в сложившихся условиях было готово признать границей линию, рекомендованную Советом Антанты 8 декабря 1919 г.: Гродно — Валовка — Немиров — Брест-Литовск — Дорогоуск — Устилуг — Крылов — восточнее Перемышля и западнее Равы-Русской. 11 июля министр иностранных дел Великобритании Д. Керзон направил наркоминделу РСФСР Г. Чичерину ноту, в которой потребовал признать эту линию, отвести войска на 50 км от нее и заключить перемирие с Польшей и Врангелем. В случае отказа Керзон угрожал, что Антанта поддержит Польшу силой. Советское руководство отвергло ноту Керзона и потребовало, чтобы Польша сама обратилась с просьбой о перемирии. В этом случае ей была обещана даже более выгодная граница, чем «линия Керзона».
Польские лидеры не обратились с просьбой о перемирии. Красная армия вошла на территорию этнической Польши. Был создан орган власти советской Польши — Польревком. Красные войска приближались к Варшаве, командующий Западным фронтом М. Тухачевский надеялся развернуть наступление через Варшаву на Берлин — в сердце капиталистической Европы. В Германии большевики ожидали получить поддержку немецких коммунистов, которые потерпели поражение в 1919 г., но не были разгромлены полностью. Но поляки не захотели жить в условиях «военного коммунизма». Тысячами они вступали в армию Пилсудского.
23-28 июля Юго-Западный фронт РККА силами 1-й конной и 14-й армий красных атаковал Львов. 29–30 июля польская 6-я армия нанесла удары по флангам красных, окружив их авангард у Брод. Перегруппировавшись и подтянув резервы, командование Юго-Западного фронта (командующий А. Егоров, член РВС И. Сталин), готовились к новому наступлению на Львов. 10–11 августа было принято решение Главкома о перенаправлении 1-й конной армии в помощь Западному фронту, для чего она должна была двигаться не на Львов, а в сторону Люблина. Этот приказ, сформулированный к тому же с просьбой командующему Юго-Западного фронта дать «срочное заключение по изложенному» (из чего следовала предварительность директивы) был получен, когда 13 августа 1-я конная снова пошла на штурм Львова. Вывести армию из сражения немедленно было нельзя, и командование фронта не стало прекращать операцию. 17 августа красные вплотную подошли к Львову, но взять город не смогли, так как конница не преодолела укрепления поляков.
16 августа Пилсудский перешел силами 4-й армии в контрнаступление на Седлец во фланг Западному фронту Тухачевского. Только 18 августа Тухачевский признал поражение и отдал приказ об отходе. Его фланг в этот момент был смят. Одновременно 3-я армия поляков прорвалась на Брест-Литовск.
Отказ командования Юго-Западного фронта немедленно выполнить приказ о передаче 1-й конной армии Западному фронту иногда рассматривается как главная причина поражения Западного фронта, что впоследствии вызвало горячую дискуссию сторонников Тухачевского и Сталина об ответственности одного из них за поражение. Однако 1-я конная армия даже при условии немедленной переброски севернее не могла оказаться на позиции, с которой парировала бы основной удар войск Пилсудского. Она могла бы лишь ослабить наступление 3 армии поляков, что. впрочем, не смогла сделать неделей позднее, несмотря на то. что находилась на фланге и отчасти в тылу наступающих польских войск.
Воспользовавшись отступлением советских войск по всему фронту, армия УНР перешла в наступление и вместе с поляками заняла Тернополь и Проскуров.
12 октября в Риге было заключено советско-польское соглашение о перемирии. Силы УНР, находившиеся восточнее демаркационной линии за Збручем, попытались сопротивляться Красной армии, но были разбиты. 14 ноября правительство УНР во главе с А. Лпвицким оставило Каменец-Подольский, переехав в Польшу. 21 ноября остатки украинской армии отошли за Збруч и были интернированы поляками.
Некоторое время, находясь в Польше, Петлюра еще продолжал кипучую государственную деятельность, например — указывал своему министру юстиции на необходимость введения на Украине украинских фамилий, а министру вероисповеданий — о восстановлении в церковном строительстве национального архитектурного стиля.
18 марта 1921 г. был заключен советско-польский Рижский мир, по которому Западная Украина до реки Збруч отходила к Польше. Стороны обязались не поддерживать враждебных действий друг против друга, так что Петлюра формально перешел на нелегальное положение (что не мешало ему в 1921–1922 гг. готовить налеты на советскую территорию).
