16 августа началось наступление польских войск на фронте Цеханув — Люблин. На рассвете этого дня с реки Вепш перешла в наступление ударная группа Пилсудского, которая без особых усилий прорвала слабый фронт Мозырской группы и стала быстро продвигаться на северо-восток. Получив сведения об активизации противника на фронте Мозырской группы, ее командование и командование 16-й армии первоначально решили, что речь идет всего лишь о небольшом контрударе. В этой обстановке польские войска получили важный для их операции выигрыш во времени и продолжили быстрое продвижение к Брест-Литовску, стремясь отрезать и прижать к германской границы все армии Западного фронта. Осознав опасность с юга, советское командование решило создать оборону по рр. Липовец и Западный Буг, однако на перегруппировку войск требовалось время, а резервов в тылу фронта не было. Уже утром 19 августа поляки выбили слабые части Моэырской группы из Брест-Литовска. Попытка перегруппировать войска 16-Й армии также не удалась, поскольку противник опережал советские части при выходе на любые пригодные для обороны рубежи. 20 августа польские войска вышли на линию Брест-Литовск — Высоко-Литовск — рр. Нарев и Западный Буг, охватив с юга основные силы Западного фронта. Следует также учесть, что все это время польское командование имело возможность перехватывать и читать радиограммы советского командования, что, безусловно, облегчало действия Войска Польского.

В этих условиях 17 августа командование Западным фронтом отдало приказ о перегруппировке войск к востоку (слово «отступление» так и не было произнесено), что фактически означало начало отступления советских войск с целью выхода из-под удара.[182] Правда, еще 18 августа главком надеялся на взятие Варшавы и создание у Брест-Литовска тыловой группы из 48-й и 55-й стрелковых дивизий. Однако расстройство тыла и особенно железнодорожного сообщения сводили все эти надежды на нет. Фронту требовалось всего 67 паровозов, но их не было. Отход советских войск от Варшавы проходил в постоянно ухудшающейся для них обстановке. Уже 22 августа части 15-й армии отошли к Ломже, но атаки противника вынудили советские войска отходить на северо-восток к Граево и Августову. В самом тяжелом положении оказались войска 4-й армии, наиболее далеко продвинувшейся на запад. 22 августа 4-я армия все еще находилась в районе Млавы, где прорвалась через фронт 18-й пехотной дивизии противника. Тем временем 22 августа 8-я польская дивизия заняла Остроленку, а 23 августа 1-я, 21-я пехотные дивизии и 4-я кавбригада выбили советские войска из Белостока. В этих условиях 4-й советской армии удалось к 25 августа пробиться до Кольно, где 15-я и 8-я польские дивизии окончательно преградили им путь на восток. Исчерпав возможность сопротивления, 18-я, 53-я, 12-я стрелковые дивизии 4-й армии и основные силы 33-й и 4-я стрелковые дивизии 15-й армии 25 августа перешли германскую границу и были интернированы. Части 3-го кавкорпуса до 26 августа старались пробиться на восток, но, исчерпав боеприпасы, тоже отошли в Восточную Пруссию. Польские войска в боях за Варшаву потеряли 4,5 тыс. человек убитыми, 10 тыс. пропавшими без вести и 22 тыс. ранеными, взяв в плен более 60 тыс. красно-. армейцев.[183] Польское командование сразу же по освобождении северо-восточных районов страны приступило к расследованию деятельности лиц, сотрудничавших с Красной армией: для их наказания широко применялись военно-полевые суды, заключение в крепость и в концентрационные лагеря.[184]

В изменившейся обстановке 17 августа в Минске начались советско-польские переговоры.[185] Сразу же выяснилось, что польская делегация была уполномочена вести переговоры лишь с РСФСР, тогда как с советской стороны действовала единая российско-украинская делегация. Решение этого процедурного вопроса затянулось. Первоначально стороны спорили о принципах и правах на территории, находящиеся между Польшей и Россией, выжидая развития событий на фронте. Советская сторона настаивала на границе по линии Керзона, а польская — на линии упомянутой в советском заявлении от 28 января 1920 г. Тем временем 19 августа советская сторона выставила польской делегации свои условия мирного соглашения. РСФСР и УССР подтверждали независимость Польши, а в качестве границы предлагали «линию Керзона» с некоторыми отступлениями в пользу Польши в районе Белостока и Холма. От Варшавы требовалось в течение месяца сократить армию до 50 тыс. человек, создать рабочую милицию, передать излишнее вооружение Красной армии и прекратить его производство. Польше запрещалось пропускать через свою территорию враждебные РСФСР силы и получать военную помощь из-за рубежа. Прекратить боевые действия предлагалось через 72 часа после подписания перемирия. За это время войска сторон должны были быть отведены на «линию Керзона»: Красная армия размещалась на этой линии, а польские войска — в 50 км к западу от нее. В нейтральной полосе сохранялась юрисдикция польской гражданской администрации под контролем смешанной советско-польской комиссии. Польша должна была возвратить награбленное имущество, восстановить мосты, дороги и т. п. и безвозмездно наделить землей семьи, пострадавшие от войны. Со своей стороны советская сторона обязывалась после завершения демобилизации польских войск оставить на границе с Польшей не более 200 тыс. военнослужащих.[186]

Поражение Красной армии под Варшавой и подготовка нового польского наступления на восток до линии русско-германского фронта 1915 I., одобренного правительством 27 августа, привели к тому, что переговоры не продвинулись ни на шаг. 28 августа польское правительство решило усилить пропаганду с показом несправедливости «линии Керзона», но даже страны Антанты высказались в том смысле, что именно эта линия должна быть основой восточной границы Польши. Более того, Варшаве было заявлено, что Вильно должен быть сохранен за Литвой. В определенной степени подобная позиция Запада была обусловлена тем, что Антанта сделала ставку на Врангеля, который в обмен на ее поддержку признавал царские долги, предоставлял Западу право эксплуатации железных дорог в Европейской России, взимание таможенных и портовых пошлин во всех портах Черного и Азовского морей, получение всех излишков хлеба на Украине и Кубани, 3/4 нефти и бензина и ¼ добычи донбасского угля.[187] Понятно, что подобное соглашение делало очевидным, что «Белое дело» было формой иностранного закабаления страны. Вместе с тем все попытки координации действий между Польшей, Петлюрой и Врангелем при посредничестве Антанты ни к чему не привели. Тем не менее ожесточенные бои в Северной Таврии, развернувшиеся с 12 августа, постепенно привлекали все большее внимание Москвы. Особенно это стало очевидным после поражения под Варшавой, поэтому советская сторона старалась побыстрее завершить переговоры с Польшей достижением мирного соглашения.