17 сентября СССР, как и предполагалось секретным протоколом к договору 23 августа 1939 г., выступил против Польши. К 25 сентября территория Западной Беларуси полностью контролировалась Рабоче-Крестьянской Красной Армией (РККА – официальное название частей Вооруженных Сил Советской России и СССР с 1918 г. по 1946 г., затем – Советская Армия). Советское правительство заявило, что польское государство фактически перестало существовать и поэтому советские войска перешли его восточную границу, чтобы «взять под свою защиту жизнь и имущество населения Западной Украины и Западной Белоруссии». Крупных военных операций по разгрому польских войск практически не было, так как многие польские воинские части, укомплектованые украинцами и белорусами, добровольно сдавали оружие. Наиболее упорное сопротивление оказали пограничники и военные части, расположенные возле Гродно. В итоге в советский плен попало по разным подсчетам около 250 тыс. польских военнослужащих, в том числе 9000 офицеров. 22 сентября 1939 г. генерал Г. Гудериан и комбриг С. Кривошеин в Бресте приняли совместный парад частей немецкой и советской армий, после чего немецкие войска отошли за р. Буг.
Союз Советских Социалистических Республик и Германия 28 сентября 1939 г. подписали «Договор о дружбе и границе», по которому граница между новыми соседями совпадала с «линией Керзона». Одновременно был подписан очередной секретный дополнительный протокол, по которому Литва включалась в сферу интересов СССР, а Германия взамен получала Люблинское и часть Варшавского воеводств Польши, ранее рассматривавшиеся как сфера интересов СССР. Западная Беларусь и Западная Украина отходили к СССР. В соответствии с секретным протоколом от 23 августа 1939 г. советское правительство заставило правительства Литвы, Латвии и Эстонии заключить с СССР договоры о взаимной помощи и согласиться с размещением на их территории советских гарнизонов. 10 октября 1939 г. СССР передал Литве Вильно и Виленский край. Как известно, Виленщина после Рижского мирного договора находилась в составе Польши. 19 сентября 1939 г. Красная Армия заняла Вильно, где был создан орган военной администрации – временное управление Виленского округа. Начала выходить газета на белорусском языке «Віленская праўда», были созданы несколько белорусских школ, гимназия, театральная труппа. Повсеместно проходили митинги и демонстрации, на которых принимались резолюции о желании жить в едином белорусском государстве. В начале октября 1939 г. Виленское управление приняло решение участвовать в выборах в Народное собрание Западной Беларуси. Однако вопросы будущего Виленщины были решены сталинским руководством в Москве без учета мнения белорусского народа.
Большинство населения Западной Беларуси встретило Красную Армию как освободительницу. Для создания органов государственной власти, внедрения социалистических принципов хозяйствования из присланных из БССР партийных и комсомольских активистов, военнослужащих РККА и местных жителей были созданы временные управления городов и поветов, а в сельской местности – крестьянские комитеты. 22 октября 1939 г. состоялись выборы в Народное собрание Западной Беларуси на основе всеобщего, равного и прямого избирательного права. Народное собрание проходило 28–30 октября в Белостоке. В его работе участвовало 929 депутатов. Были приняты Декларация о провозглашении на территории Западной Беларуси Советской власти, Декларация о вхождении Западной Беларуси в состав БССР, Декларация о конфискации помещичьих земель, Декларация о национализации банков и крупной промышленности. 2 и 12 ноября на сессиях Верховного Совета СССР и Верховного Совета БССР были приняты законы о включении Западной Беларуси в состав СССР и объединении ее с БССР. В результате была восстановлена историческая справедливость, завершился процесс территориальной и этнической консолидации белорусского народа в составе одного государства. Территория Советской Беларуси увеличилась в 1,8 раза, а население – более чем в 2 раза.
В июне 1940 г. СССР в ультимативной форме потребовал создания лояльных СССР правительств Литвы, Латвии и Эстонии. Ни одно из трех правительств не отвергло советских требований и не покинуло страну, чтобы создать эмигрантские правительства как субъект международного права. Новые правительства под контролем советских представителей провели выборы в законодательные собрания, которые провозгласили в прибалтийских республиках советскую власть и приняли решение о вхождении в состав СССР, что официально было оформлено в августе 1940 г.