К этому времени Польша уже более двух недель вела войну с Германией. 1 сентября германские войска вторглись в страну, а польская армия отступала на восток. 17 сентября польское правительство покинуло территорию страны и направилось в Румынию, однако не прекратило существование и впоследствии продолжило работу в эмиграции.
Накануне, 23 августа, СССР и Германия заключили пакт Молотова — Риббентропа. Секретный дополнительный протокол к нему предусматривал разграничение сфер интересов двух держав в Восточной Европе, в том числе на территории Польши. 28 сентября Москва и Берлин подписали Договор о дружбе и границе, окончательно закрепивший раздел польской территории между ними.
В 3:15 ночи 17 сентября польскому послу в Москве Вацлаву Гжибовскому вручили советскую ноту. В ней утверждалось, что польское государство якобы фактически перестало существовать, а СССР должен взять под защиту население Западной Украины и Западной Белоруссии. Это было официальное советское обоснование операции.
Утром Красная армия перешла польскую границу. В наступлении участвовали войска Белорусского и Украинского фронтов — около 600 тысяч военнослужащих. Польское командование первоначально стремилось избегать крупномасштабных столкновений с СССР, однако в ряде мест произошли бои. Наиболее известными стали столкновения за Вильно, Гродно и Шацк, а также бои вокруг Львова.
19 сентября советские части подошли к Львову. После нескольких дней боёв и переговоров 22 сентября польский гарнизон сдал город Красной армии. В тот же день советские войска вошли в Брест после отхода немецких частей, ранее занимавших город. 28 сентября СССР и Германия окончательно определили новую границу между своими зонами.
К октябрю советские войска установили контроль над восточными районами Польши. В ноябре 1939 года Западная Украина и Западная Белоруссия были включены соответственно в состав Украинской и Белорусской ССР. Часть Виленского края позднее передали Литве.
Советская историография называла события 17 сентября «освободительным походом», подчёркивая защиту украинского и белорусского населения. В Польше и в значительной части современной западной историографии ввод Красной армии рассматривается как советское вторжение и участие СССР в разделе Польши.

Видео: На освобождённой земле. 1939 год.