В Полесье были развернуты войска 23-го стрелкового корпуса, которым было запрещено до особого распоряжения переходить границу. Обращение командира корпуса к Военному совету Белорусского фронта с просьбой о переходе в наступление вместе с остальными войсками фронта было отклонено. В итоге корпус перешел границу в 16.25 18 сентября. В 11 часов 19 сентября передовой отряд 52-й стрелковой дивизии занял Лахву. Двинувшись дальше, советские войска в Кожан-Городке были обстреляны отрядом 16-го батальона КОП. Развернувшись, части вступили в бой и вскоре оттеснили поляков в лес севернее Кожан-Городка. В ходе боя советские части потеряли 3 человек убитыми и 4 ранеными. Были взяты в плен 85 польских военнослужащих, из них 3 ранены, а 4 убиты. Около 17 часов 205-й стрелковый полк с 1-м дивизионом 158-го артполка после небольшого боя занял Давид-Городок. В 19.30 части 52-й стрелковой дивизии заняли Лунинец. Корабли советской Днепровской флотилии дошли до устья реки Горынь, где были вынуждены остановиться из-за отмелей и затопленных польских судов.
Тем временем был создан мотоотряд в составе 1 стрелковой роты, 2 батарей и дивизиона гаубичного артполка под командованием начальника штаба дивизии полковника Кузьмина, который к 16 часам 20 сентября вышел к р. Ясельда. Предотвратив взрыв железнодорожного моста, отряд по нему переправился через Ясельду и около 19 часов вступил в Пинск. Однако переправа через р. Пину в черте города была остановлена в результате взрыва моста после прохода по нему головного танка. Ночью в центре города раздавались одиночные выстрелы, и лишь подход основных сил 52-й стрелковой дивизии позволил утром 21 сентября прочесать город и очистить его от противника, взяв в плен 205 польских солдат. Советские потери составили 4 человека убитыми, 5 ранеными, а 2 красноармейца попали в плен, но были 23 сентября отбиты у противника. Тем временем в 16 часов 20 сентября в районе Дубовичи с помощью местных жителей был окружен и взят в плен польский пограничный отряд силой в 130 человек. С 21 сентября 23-й стрелковый корпус был подчинен 4-й армии. В 14 часов 22 сентября советские войска заняли Иванове (Яново)[366]
.Войска Украинского фронта тоже 17 сентября перешли польскую границу и стали продвигаться в глубь Польши. На северном фланге на фронте от Олевска до Ямполя развернулись войска 5-й армии, которой была поставлена задача «нанести мощный и молниеносный удар по польским войскам, решительно и быстро наступать в направлении Ровно». В районе Олевска сосредоточилась 60-я стрелковая дивизия, имевшая задачу наступать на Сарны. В районе Городница —Корец развернулись войска 15-го стрелкового корпуса, имевшие ближайшую задачу выйти на р. Горынь, а к исходу 17 сентября занять Ровно. 8-й стрелковый корпус, развернутый в районе Острог —Славута, должен был к исходу дня занять Дубно. 18 сентября оба корпуса должны были занять Луцк и двинуться в сторону Владимира-Волынского.
В 5.00 войска 5-й армии перешли границу, сломив незначительное сопротивление польских пограничных частей. Лишь в районе Устья гарнизон польской стражницы № 11 попытался оказать сопротивление 16-му стрелковому полку 87-й стрелковой дивизии. В бою противник потерял 1 человека убитым, 1 ранеными, а 6 сдались в плен. Севернее части 60-й стрелковой дивизии в 6.00 перешли границу. В ходе боя с польской погранстражей советские войска потеряли 1 человека убитым и 1 раненым. Противник потерял 3 пограничников убитыми, 2 ранеными, а 83 были взяты в плен. В течение дня выяснилось, что «противник, не оказав сопротивления на госгранице, отходит в западном направлении, не пытаясь организовать и оказать сопротивления». В такой обстановке основная масса войск 5-й армии походным порядком продвигалась на запад, практически не имея стычек с противником. К утру 19 сентября 60-я стрелковая дивизия достигла Сарненского УРа, завязав бои за овладение им. Советским частям пришлось вести борьбу с дотами противника на правом берегу р. Случь. В ходе двухдневных боев советские войска прорвали УР на фронте Тынне — Князь-Село и 21 сентября вступили в Сарны, откуда польские части отступили в Полесье. До 25 сентября 60-я дивизия очищала Сарненский УР от вооружения и боеприпасов.