На занятых большевиками территориях велась активная пропаганд, началось формирование Польской Красной Армии (Р.В.Лонгва). 23 июля 1920 года большевики создали т. н. Временный революционный комитет Польши, в состав которого вошли польские коммунисты, члены Польского отделения ЦК РКП (б). В обращении от 1 августа Комитет объявил о создании Польской Республики Советов и приступил к учреждению «революционных комитетов» на занятых территориях.
Перед лицом надвигавшейся военной и политической катастрофы польские правящие круги предприняли отчаянную попытку спасти положение. 24 июля создано коалиционное правительство из представителей всех политических партий. При активном участии католической Церкви в стране развернулась широкая кампания с целью поднять всё население на борьбу с «русским империализмом». Развёрнутая пропаганда оказала большое влияние на все слои польского общества. Эмиссары польского правительства вели во многих странах активную вербовку добровольцев для «спасения Польши». В результате удалось успешно провести дополнительную мобилизацию и пополнить польскую армию более чем на 170 тыс. чел. Франция осуществила дополнительные поставки вооружения и боеприпасов. В качестве военного советника в Польшу прибыл французский генерал М.Вейган, под руководством которого разработан и осуществлён план «спасения» Польши.
11 июля министр иностранных дел Великобритании Дж. Керзон от имени Антанты предъявил Советскому правительству ультиматум о немедленном прекращении военных действий против поляков и установлении границы между РСФСР и Польшей. Советское правительство отклонило ультиматум, отказалось прекратить военные действия и заявило о своём согласии начать мирные переговоры, если c этим предложением обратится сама Польша. Тем временем польскому командованию удалось создать на главном направлении значительное превосходство в силах над войсками Западного фронта.
6 августа вместо прежних 2 фронтов поляками были образованы 3 фронта — Северный (генерал Ю.Галлер), Средний (генерал Э.Рыдз-Смиглы, с 14 авг. Ю.Пилсудский) и Южный (генерал В.Ивашкевич). Продолжая развивать наступление, войска Западного фронта 14 августа вышли на подступы к Варшаве.
Председатель Реввоенсовета Республики (высшего органа военного управления Советской России) Лев Троцкий обратился к красноармейцам с Приказом номер 233 от 14 августа 1920 года:
«Герои! Вы нанесли атаковавшей нас белой Польше сокрушающий удар. Тем не менее преступное и легкомысленное польское правительство не хочет мира… Сейчас, как и в первый день войны, мы хотим мира. Но именно для этого нам необходимо отучить правительство польских банкротов играть с нами в прятки. Красные войска, вперёд! Герои, на Варшаву!»
К тому времени бои под Варшавой шли уже несколько дней. На улицах столицы Польши строились баррикады, а некоторые добровольцы из числа горожан, в первую очередь варшавские студенты, отправлялись на войну на трамвае: конечная остановка одного из маршрутов находилась на окраине, прилегавшей к прифронтовой полосе. «Каждый поляк — вперёд, в штыки!», «Бей большевика!» — взывали к патриотизму граждан расклеенные по городу плакаты.
В тот же день 5-я польская армия (генерал В.Сикорский) нанесла сильный контрудар в стык армий советского Западного фронта. 16 августа перешёл в контрнаступление польский Средний фронт, нанёсший удар с юга во фланг и в тыл Западного фронта. Отразить этот мощный удар советские войска не смогли и были вынуждены начать отход, ведя тяжёлые бои с превосходящими силами противника. Часть советских войск не смогла пробиться на восток и была вынуждена отойти на территорию Восточной Пруссии, где была интернирована.
Попытка войск Юго-Западного фронта овладеть в июле — августе Львовом также успеха не имела, к 24 августа они отступили на 40–70 км. С конца августа война приняла позиционный характер. 18 октября военные действия прекратились. Мирные переговоры между РСФСР и Польшей начались ещё 17 августа в Минске, но были прерваны по инициативе польской стороны, переоценившей свои военные успехи. Переговоры возобновились 21 сентября в Риге. Несмотря на сильное противодействие Антанты, 12 октября 1920 года было заключено перемирие, а в марте следующего года подписан Рижский мирный договор. Прекращение Советско-польской войны позволило советскому государству сосредоточить необходимые силы для разгрома Врангеля, ликвидации последних очагов Гражданской войны.
Причины поражения советских войск под Варшавой: недооценка РВСР (Л.Д.Троцкий), Главным командованием Красной армии (С.С.Каменев) и командованием Западного фронта (М.Н.Тухачевский) военных возможностей противника и способности польского населения активно включиться в войну; ошибочный расчёт на революционный порыв польского пролетариата в поддержку действий Красной армии; усталость войск, которые в течение 3 месяцев вели непрерывные наступательные бои; большая оторванность войск от баз снабжения и др.
