Потери советских войск составили 99 человек убитыми и 137 ранеными.
В 14 часов 22 сентября остатки польских частей начали отход в сторону Колки и на север — в Полесье, а около 15 часов их бомбардировали девять советских самолетов СБ.
Наступавшая в первом эшелоне 8-го стрелкового корпуса 36-я танковая бригада двинулась в сторону Дубно, но в первый день наступления танкисты не отрывались от стрелковых частей, чтобы не создавать трудностей с подвозом горючего.
17 сентября в местечке Мирогоща две советские бронемашины под командованием старшего лейтенанта Аксенова остановили четыре эшелона с польскими войсками. Пока одна бронемашина держала под прицелом головной паровоз, Аксенов вступил в переговоры с польским начальником эшелонов и заявил ему, что в случае попытки увести эшелоны на запад он вызовет авиацию и скрывающиеся в засаде танки. Это был, конечно, блеф, но поляки поверили и не попытались увести эшелоны. Только к утру 18 сентября на помощь к Аксенову подошли пять танков, и поляки сразу же сдались.
36-я танковая бригада в 7 часов утра 18 сентября заняла Дубно, где разоружила тыловые части 18-й и 26-й польских пехотных дивизий. Всего в плен было взять около 6 тысяч поляков, трофеями РККА стали 12 орудий, 70 пулеметов, 3 тысячи винтовок, 50 автомашин и 6 эшелонов с вооружением.
В тот же день в 11 часов советские войска после небольшой перестрелки заняли Рогачув, взяли там в плен 200 поляков и захватили 4 эшелона со снаряжением и боеприпасами.
К 17 часам 36-я танковая бригада и разведбатальон 45-й стрелковой дивизии вступили в Луцк, в районе которого было разоружено и взято в плен до 9 тысяч поляков, а трофеями советских войск стали 7 тысяч винтовок, 40 пулеметов, 1 танк и 4 эшелона военного имущества. Наутро 19 сентября 36-я танковая бригада двинулась к Торчину, а оттуда в тот же день в 17 ч. 30 мин. выступила на Владимир-Волынский и в 23 ч. 30 мин. после небольшого боя с поляками в районе казарм школы хорунжих и 27-го артиллерийского полка вступила в город.
Утром 20 сентября командир 36-й танковой бригады Богомолов начал переговоры с начальником польского гарнизона генералом М. Сморавиньским об условиях сдачи города. В итоге в течение дня польский гарнизон был разоружен.
Танковая бригада находилась на окраине Владимира-Волынского до 23 сентября, разоружая подходившие к городу группы польских войск. А в это время соединения 8-го стрелкового корпуса подходили к Владимиру-Волынскому и 22 сентября вышли на фронт Владимир-Волынский — Сокаль. За это время в районе Верба советские части разоружили до 10 тысяч польских солдат.
К исходу 22 сентября войска 5-й армии вышли на рубеж Ковель — Рожице — Владимир-Волынский — Иваничи.
Еще южнее, на линии Теофиполь — Войтовцы наступали войска 6-й армии. 17 сентября 10-я танковая бригада вступила в Теофиполь. 24-я танковая бригада и 136-й стрелковый полк 97-й стрелковой дивизии к 12 часам прошли Доброводы и, обойдя Тарнополь с северо-запада, около 22 часов вышли на его западную окраину. А в 19 часов в Тарнополь с севера вошли 11 танков 5-й кавалерийской дивизии 2-го кавалерийского корпуса, но, не зная обстановки, танкисты отложили атаку до утра. В Тарнополе красноармейцы 5-й дивизии занимались очисткой города от разрозненных групп польских офицеров, жандармов и вооруженных местных жителей. 18 сентября в ходе перестрелок дивизия потеряла 3 человека убитыми и 37 ранеными. 18 сентября в 10 ч. 30 мин. в город вступили стрелковые дивизии 17-го стрелкового корпуса. В Тарнополе в плен было взято около 600 польских солдат.
Севернее наступали части 2-го кавалерийского корпуса. Утром 18 сентября они форсировали реку Серет и в 10 часов утра получили приказ командования Украинского фронта форсированным маршем двинуться к Львову и занять его. Так как конский состав нуждался в отдыхе, командир корпуса создал сводный мотоотряд из 600 спешенных кавалеристов, посаженных на танки 5-й кавалерийской дивизии и батальона 24-й танковой бригады под командованием командира 5-й кавалерийской дивизии комбрига И. Шарабурко. Этот отряд двинулся к Львову. По дороге красноармейцы взяли в плен до 6 тысяч польских солдат. Остальные войска 6-й армии также продвигались к Львову.
