Но 17 сентября армия СССР перешла границу. Польскому послу в Москве была вручена нота с официальным объяснением советских действий: «Варшава как столица Польши не существует больше. Польское правительство распалось и не проявляет признаков жизни. Это значит, что польское государство и его правительство фактически перестали существовать». В действительности правительство продолжало жить и работать в Коломые близ румынской границы. Использовались аргументы, введенные в дипломатический оборот Чемберленом после распада Чехословакии. Если государство распалось, то и договоры с ним не действуют: «Тем самым прекратили свое действие договора, заключенные между СССР и Польшей». Это был главный тезис, ради которого нужно было сообщать об «исчезновении» польского правительства. Далее вступали в силу ключевые для советской внешнеполитической пропаганды мотивы безопасности: «Предоставленная самой себе и оставленная без руководства, Польша превратилась в удобное поле для всяких случайностей и неожиданностей, могущих создать угрозу для СССР. Поэтому, будучи доселе нейтральным, советское правительство не может более нейтрально относиться к этим фактам». Поставив под сомнение нейтралитет СССР в развернувшейся войне, Молотов обратился к национальным целям действий Советского Союза. «Советское правительство не может также безразлично относиться к тому, чтобы единокровные украинцы и белорусы, проживающие на территории Польши, брошенные на произвол судьбы, остались беззащитными»… «В виду такой обстановки советское правительство отдало распоряжение Главному командованию Красной армии дать приказ войскам перейти границу и взять под свою защиту жизнь и имущество населения Западной Украины и Западной Белоруссии». Изменение задач от взятия под контроль половины Польского государства к «взятию под защиту» только украинцев и белорусов происходил постепенно, поскольку часть территорий, населенных преимущественно поляками, оставалась в советской сфере влияния: «Одновременно советское правительство намерено принять все меры к тому, чтобы вызволить польский народ из злополучной войны, куда он был ввергнут его неразумными руководителями, и дать ему возможность зажить мирной жизнью».
Белорусский и Украинский фронты, охватывая территорию востока Речи Посполитой с севера и юга, встретили несоизмеримо меньшее, чем немцы, сопротивление слабых польских сил, еще оставшихся в этом регионе.
Украинское и белорусское население, недовольное политикой польской власти, массами выходило на улицы, демонстрируя радость по поводу прихода Красной армии. Часть жителей, конечно, не радовалась, но с протестом не выходила.
Утром 19 сентября советские войска начали штурмовать Львов, куда подошли также немецкие войска. 20 сентября немецкое командование отвело свои войска от Львова, а 22 сентября польский гарнизон капитулировал.
19 сентября было опубликовано советско-германское коммюнике, в котором о вооруженных силах СССР и Германии говорилось: «Задача этих войск… заключается в том, чтобы восстановить в Польше порядок и спокойствие, нарушенное распадом собственного государства, и помочь населению Польши переустроить условия своего государственного существования». Но Сталин предпочитал провести раздел не собственно Польши, а многонациональной Речи Посполитой – отделить районы, населенные поляками, от районов, населенных белорусами и украинцами. Об этом 19 сентября был проинформирован Шуленбург. 25 сентября Сталин лично объяснил Шуленбургу свои мотивы. Раздел собственно польского населения может вызвать трения между СССР и Германией. Поэтому можно обменять польскую часть советской сферы влияния до Вислы на Литву.
Сталин умолчал о других мотивах. Не претендуя на захват части Польши, Сталин искусно уклонялся от обвинения в агрессии. Агрессию совершила Германия, а СССР просто взял под защиту народы, большая часть которых проживает в СССР. На территории, населенные преимущественно поляками Советский Союз не покушается.