Оборона Гродно, в которой приняла участие школьная молодежь, длилась два дня. Захватившие город расстреляли на месте около 300 его защитников, а также плененного командира корпуса № 3 Й. Ольшину-Вильчинского и его адъютанта. Расстрелу без суда подверглись также в Полесье 150 офицеров. Расстрелы имели место в Августовце, Боярах, Малых и Больших Бжостовицах, Хородове, Добровицах, Гайях, Грабове, Комарове, Полеским Косове, Львове, Молодечно, Ошмянах, Роханыне, Свислочи, Волковыске и Злочове.
Через два часа после перехода Красной Армией советско-польской границы немецкие войска получили приказ «остановиться на линии Сколе – Львов – Владимир-Волынский – Белосток».
21 сентября между Германией и СССР был подписан протокол, зафиксировавший порядок и временные параметры отхода немецких войск на запад до установленной днем раньше демаркационной линии по рекам Писса, Нарев, Висла, Сан. Во исполнение его в этот же день советским войскам был передан приказ наркома обороны, предусматривавший, в частности: «При обращении германских представителей к командованию Красной Армии об оказании помощи в деле уничтожения польских частей или банд, стоящих на пути движения мелких частей германских войск, командование Красной Армии, начальники колонн, в случае необходимости выделяет необходимые силы, обеспечивающие уничтожение препятствий, лежащих на их пути движения». Несмотря на то что отдельных инцидентов избежать не удалось, в целом отношения между командованием немецких и советских частей были четко отлажены. Например, начальник штаба Восточной армейской группы Савинов и военком Детухин сообщали Ватутину, что ими согласованы с немцами рубежи движения с целью предотвратить новые инциденты. Они подчеркнули, что «вообще их (т. е. немцев. – Авт.) поведение вежливо-назойливое».
Были случаи боевого взаимодействия советских и германских частей с целью разгрома крупных группировок польских войск, в частности грубешовской группировки, новогрудской бригады генерала В. Андерса. В результате этого был прегражден отход к румынской границе частей полковника Й. Зеленевского.
В целом в течение двенадцати дней боевых действий Красная Армия преодолела линию на глубину от 250 до 350 км, заняв территорию общей площадью 190 тысяч кв. км, с населением в 12 миллионов человек. В советско-польских боях погибло с польской стороны около 3,5 тысячи военных и гражданских лиц, около 20 тысяч были ранены или пропали без вести. Советская сторона официально объявила о 737 убитых и 1862 раненых со своей стороны, о чем было сказано в выступлении Молотова 31 октября 1939 г.
Недостаточно четкий приказ главнокомандующего Польской армии, а также отсутствие единой линии по отношению к советским частям там, где этот приказ не был получен, привели к массовому захвату в плен польских солдат и офицеров. Они не находились под охраной Женевской конвенции о военнопленных, поскольку СССР ее не подписывал.
Согласно военным сводкам Красной Армии, публиковавшимся во время «освободительного похода», в первые три дня кампании было взято в плен около 60 тысяч польских солдат и офицеров. Согласно другим, тоже неполным, данным, до 21 сентября в руках Красной Армии и НКВД оказалось около 120 тысяч солдат и офицеров Войска Польского. Больше всего солдат и офицеров Войска Польского попали в плен в районе Бреста над Бугом, а также под Владимиром-Волынским, Дубно, Ровно, Сарнами, Таногродем, Тернополем, Ушчилугем и Задзишками. Во Львове командование РККА, нарушив подписанные с польским генералом В. Лянгнером условия сдачи города, разоружило и направило в лагеря НКВД для военнопленных его защитников. Из советско-германского кольца пробилось в Литву около 18 тысяч польских военных, а в Румынию и Венгрию – свыше 70 тысяч.
Объявленное 2 ноября 1939 г. советской стороной число захваченных в плен польских солдат и офицеров в 300 тысяч представляется завышенным. По данным советских архивов, в плен были взяты 240—250 тысяч, в том числе около 10 тысяч офицеров. Так, в обзоре, подводившем итоги похода в Западную Украину с 17 по 30 сентября, указывалось, что 5-я армия под командованием И. Советникова захватила в плен 190 584 человека, в том числе 10 генералов, 52 полковника, 72 подполковника, 5131 других офицеров, 4096 унтер-офицеров и 181 223 рядовых. Войска же Белорусского фронта с 17 по 28 сентября 1939 г., по данным другого отчета, захватили в плен 57 892 польских военнослужащих, в том числе 2193 офицера.
