22 сентября в 14 часов польские войска стали складывать оружие, а в 15 часов части 2-го кавалерийского корпуса в пешем строю вместе с танками 24-й, 38-й и 10-й танковых бригад вступили в город. Гарнизон в целом выполнил соглашение о сдаче, но отдельные группы офицеров в нескольких местах открыли огонь с баррикад, эти очаги сопротивления были быстро подавлены с помощью танков. К вечеру 23 сентября во Львове был наведен порядок и основные силы советских войск отошли на окраины города.
20 сентября части 12-й армии подошли к линии Николаев – Стрый. В районе Стрыя советское командование установило контакт с немецкими войсками, и 22 сентября немцы передали Стрый Красной Армии, а на следующий день туда вошла 26-я танковая бригада. В результате переговоров советские войска были остановлены на достигнутой линии.
21 сентября в 10 ч. 30 мин. в штабы Белорусского и Украинского фронтов поступило приказание наркома обороны, по которому все войска должны были оставаться на линии, достигнутой передовыми частями к 20 часам 20 сентября. Перед войсками ставилась задача подтянуть отставшие части и тылы, наладить устойчивую связь, находиться в полной боевой готовности и принять меры для охраны тылов и штабов. Командованию Белорусского фронта разрешалось продолжить наступление в Сувалкском выступе.
А тем временем руководство СССР и Германии вело напряженные переговоры, на которых решалось, где должна проходить демаркационная линия между советскими и германскими войсками.
20 сентября в 16 ч. 20 мин. начались переговоры между К. Е. Ворошиловым и Б. М. Шапошниковым – с одной стороны и генералом Кестрингом, полковником Г. Ашенбреннером и подполковником Г. Кребсом – с другой. Стороны договаривались о порядке отвода германских войск и продвижении советских войск на демаркационную линию. Следующий раунд переговоров состоялся с 2 до 4 часов ночи 21 сентября, стороны уточнили сроки выхода на демаркационную линию и подписали советско-германский протокол, в котором говорилось:
«Части Красной Армии остаются на линии, достигнутой ими к 20 часам 20 сентября 1939 г., и продолжают вновь свое движение на запад с рассветом 23 сентября 1939 г.
Части Германской армии, начиная с 22 сентября, отводятся с таким расчетом, чтобы, делая каждый день переход, примерно, в 20 километров, закончить свой отход на западный берег г. Вислы у Варшавы к вечеру 3 октября и у Демблина к вечеру 2 октября; на западный берег р. Писса к вечеру 27 сентября, р. Нарев, у Остроленки, к вечеру 29 сентября и у Пултуска к вечеру 1 октября; на западный берег р. Сан, у Перемышля, к вечеру 26 сентября и на западный берег р. Сан, у Санок и южнее, к вечеру 28 сентября.
Движение войск обеих армий должно быть организовано с таким расчетом, чтобы имелась дистанция между передовыми частями колонн Красной Армии и хвостом колонн Германской армии, в среднем до 25 километров.
21 сентября в Волковыске прошли переговоры между представителями германского командования и командованием 6-го кавалерийского корпуса, на которых была согласована процедура отвода немецких войск из Белостока. В это время части 6-го корпуса находились на линии Большая Берестовица – Свислочь. 22 сентября в 13 часов в Белосток прибыл передовой отряд в 250 человек под командованием полковника И. А. Плиева, а к 16 часам процедура приема Белостока у немцев завершилась, и немцы оставили город.
Прибытие в Белосток отряда Плиева вызвало в городе больше оживление, возник стихийный митинг. Позже Плиев писал: “Интересно отметить, что эти бурные сцены происходили на виду у отступающих германских войск. Их уже не боялись, их теперь никто не замечал. Молча шагали они по чужим улицам враждебного города, молча, но видя, на чьей стороне ум и сердце народа”».
В тот же день в Белосток вошла 6-я кавалерийская дивизия, а 11-я кавалерийская дивизия достигла района Крынки Бялостоцкие – Городок.
25 сентября в 15 часов 20-я мотобригада, переданная в состав 10-й армии, приняла у немцев Осовец. 26 сентября бригада вошла в Соколы, а к вечеру 29 сентября была у Замбруве.
С началом 1990-х годов наши либералы периодически публикуют в СМИ фальшивки об имевших якобы место в этот период «совместных парадах» подразделений германских вооруженных сил и Красной Армии. Об этих парадах пишут очень часто и преподносят их как убедительное доказательство «братства по оружию» СССР и гитлеровской Германии. Встречаются даже утверждения, что это были своего рода «парады победы» армий двух стран, проведенные в ознаменование разгрома Польши. В подтверждение версии о совместных советско-германских парадах публикуются фотографии, сделанные в Бресте 22 сентября 1939 г., на которых запечатлены комбриг Кривошеин, генерал Гудериан и группа немецких офицеров, мимо которых движется германская военная техника. Сообщается, что аналогичные парады были проведены также в Белостоке, Гродно, Львове и других городах.