На бронемашине приехал командир 137-го горнопехотного полка полковник фон Шляммер. С советской стороны в подкрепление комбригу Шарабурко прибыл командующий артиллерией Украинского фронта комбриг Н.Д. Яковлев. Обе стороны требовали друг от друга отвести войска от города. Немцы доказывали, что не могут отойти, «пока не уничтожены польские войска», советских представителей волновало признание факта, что Львов находится «на нашей стороне». Неоднократные переговоры велись в течение 19 и 20 сентября. Берлин даже предложил взять город совместным штурмом, а затем торжественно передать его Красной Армии, но Москву такой вариант не устроил.

Во Львов также послали советского парламентера, но Лянглеру пока было не до переговоров. 19 сентября группа генерала Соснковского предприняла последнюю отчаянную попытку прорваться к городу. К этому моменту армия «Младопольска» насчитывала 7 батальонов пехоты и 6 артиллерийских батарей — всего около 3000 человек и 20 орудий. Им навстречу львовский гарнизон силами пяти батальонов организовал сильную контратаку. Однако вылазка цели не достигла. Хотя были отбиты два населенных пункта и на пике сражения польские группировки разделяло всего полтора километра, пробить оборону противника не удалось. Немцы перебросили на помощь 1-й горнопехотной дивизии части 2-й горнопехотной и 7-й пехотной дивизий. Атаки генерала Соснковского успеха не имели. Его артиллерия быстро израсходовала остатки боекомплекта и не смогла в решающий момент поддержать пехоту. Лишь отдельным солдатам и офицерам удалось просочиться сквозь немецкие боевые порядки во Львов, остальные погибли либо попали в плен. Генерал Соснковский сумел пересечь венгерскую границу и далее добраться до Парижа.

Утром 20 сентября наступило затишье. Ни немцы, ни русские, занятые урегулированием взаимных претензий, войти во Львов не пытались. Но в небе над городом барражировали уже краснозвездные самолеты. Наконец, около полудня германский военный атташе в Москве генерал-лейтенант Эрнст Кёстринг сообщил Ворошилову о том, что Гитлер отдал личный приказ «о немедленном отводе немецких войск на 10 километров западнее Львова и передаче Львова русским».

В ночь на 21 сентября германские войска начали отход. Их позиции занимали советские части, готовясь к атаке города, назначенной на 9 часов утра. 2-му кавалерийскому корпусу были подчинены 38-я, 10-я танковые бригады и сводный отряд 97-й и 96-й стрелковых дивизий.

План штурма сводился к следующему: 14-я кавдивизия должна была атаковать город с севера и северо-востока, сводный отряд 17-го стрелкового корпуса с 38-й танковой бригадой — с востока; 5-я кавдивизия вместе с 10-й танковой бригадой — с юго-востока, а 3-я кавдивизия — с юга и юго-запада. Примечательно, что даже в боевом приказе польский гарнизон именовался некой «фашистской организацией».

Советские войска заняли назначенные позиции, но утром польское командование объявило о готовности вести переговоры. Генерал Лянглер дрогнул. Тем более «общая директива» приказывала с Советами не воевать. Правда, генерал ничего не предпринял для выполнения второго пункта директивы — прорыва в Венгрию, хотя отход немецких войск создавал для этого реальные предпосылки.

В 17 часов возле дрожжевого завода на восточной окраине города генерал В. Лянглер, подполковник К. Рыжински, майор Я. Явич, капитан К. Чихирин встретились с комбригом П.А. Курочкиным и Н.Д. Яковлевым, бригадным комиссаром К.В. Крайнюковым, полковником Фотченковым, полковым комиссаром Макаровым и И.А. Серовым. В ходе переговоров выяснилось, что польский гарнизон готов капитулировать. Вернувшись в город, Лянглер собрал совещание командования обороны, на котором объявил о решении сдать город Советам. «Генерал ездил к советскому командованию, — вспоминал заместитель командира 38-й пехотной дивизии подполковник Ян Соколовский. — Он изложил ситуацию. Советские отряды окружили Львов. От Львова до Злочува в поле стоят бесконечные ряды советских танков. Большевики пришли не с миром. Они действуют в сговоре с Гитлером. Генерал указал на безнадежность ситуации. Правительство, президент страны и Верховный главнокомандующий находятся за границей. Дальнейшее сопротивление не имеет смысла и может закончиться полным уничтожением города. Переговоры уже ведутся». Большинство офицеров высказались за окончание «бесцельных» боев и обсуждение приемлемых условий капитуляции.

Утром 22 сентября генерал Лянглер и полковник Раковский с составленными накануне предложениями для переговоров прибыли в штаб 24-й танковой бригады в Винники. В 11.00 было подписано соглашение о «передаче города Львова войскам Советского Союза». При этом офицерам польских войск гарантировалась «личная свобода и неприкосновенность их личного имущества. Выезд их на территорию других государств будет регламентироваться гражданскими властями в дипломатическом порядке». Всех их найдут в расстрельных рвах под Старобельском, кроме генерала Лянглера. Он каким-то чудом сумеет избежать ареста, уйти в Румынию, оттуда перебраться во Францию, а затем на Британские острова.

В 14.00 польские войска стали складывать оружие, час спустя соединения 2-го кавалерийского корпуса в пешем строю совместно с танками 24-й, 38-й и 10-й танковых бригад вступили в город. Для европеизированных обывателей Львова Красная Армия, несмотря на обилие бронированной техники, выглядела ордой нищебродов: «Бросается в глаза слабая обученность; марширующие войска отличаются низкой дисциплиной, неухоженностью и грязью. Заметно, что солдаты плохо накормлены, оружие неухоженное, обмундирование разномастное по цвету и покрою, многие в польских мундирах, обувь зачастую подвязана шнурками, чтобы не разлетелись, много дырявой. Общее впечатление — банда, а не армия».

Польский гарнизон выполнил соглашение о сдаче, лишь отдельные группы в нескольких местах открыли огонь с баррикад, но сопротивление было быстро подавлено. К вечеру 23 сентября в городе был наведен порядок, г и основные силы советских войск были выведены на его окраины (среди множества трофеев оказались и два польских бронепоезда, которые после косметического ремонта были призваны на службу в чекистское ведомство. «Бартош Гловацкий» получил наименование бронепоезд № 58 и вошел в состав 3-й дивизии НКВД по охране железных дорог, «Смелый» стал бронепоездом № 75 в составе 4-й дивизии НКВД. Оба летом 1941 года были разбиты в дуэлях с немецкими танками и брошены командами).

Польские патриоты в Лондоне и Париже немало пеняли генералу Лянглеру за его «малодушие и отсутствие широты мышления»:

«…Львов, согласно нашей оценке, мог быть удержан в польских руках еще две-три недели, возможно, до 10.10.1939. Это была бы самая продолжительная оборона последнего предела польской земли. Морально-пропагандистское и моральное значение такой обороны на глазах всего света, внимание которого было тогда сосредоточено на Польше, — просто трудно переоценить… В целом роль Лянглера в период с 17.9.1939 следует оценивать крайне негативно».

Что ж, каков поп, таков и приход. В день, когда Лянглер обдумывал решение о капитуляции, в Румынии интернированный маршал диктовал свой последний приказ Войску Польскому:

«Солдаты!

Большевистское нападение на Польшу произошло в то время, когда наши войска совершали маневр, целью которого была концентрация сил в юго-восточной части Польши, чтобы, имея возможность получать поддержку, военные материалы и связь через Румынию с Францией и Англией, продолжать войну дальше. Нападение большевиков сделало невозможным выполнение этого плана. Все наши войска, способные сражаться, были связаны действиями против Германии. Я считал, что в сложившейся ситуации моей обязанностью было избежать бесцельного кровопролития в борьбе с большевиками и спасти то, что еще можно спасти. Выстрелы в большевиков, произведенные частями КОР, подтвердили, что мы не отдаем нашу землю добровольно. А поскольку в первые дни большевики не стреляли по нашим отрядам и не разоружали их, я решил, что имеется возможность вывести достаточно крупные силы на территорию Венгрии и Румынии. Я имел целью перевезти вас во Францию и там организовать польскую армию. Хотел, чтобы польский солдат принял участие в дальнейшей войне и чтобы при победоносном ее окончании существовала польская армия, которая представляла бы Польшу и ее интересы. Об этой важнейшей сегодня цели вы должны помнить. Хотя условия вашей жизни были наитяжелейшими, вы должны держаться, не забывая, что являетесь солдатами, которых обязывает к тому долг и честь… Надо стиснуть зубы и держаться. Положение изменится, война продолжается. Будем еще биться за Польшу и вернемся в Польшу, принеся ей победу».