Пока исправлялось критическое положение, в котором единственный раз за всю кампанию очутились немецкие войска, соединения 4-й армии, оставшиеся севернее Вислы, продолжали наступление на юг и окружили с севера и запада крепость Модлин (во время первой мировой войны – Новогеоргиевск). 3-я армия, действовавшая на направлении главного удара группы армий «Север», наступала уже восточнее Вислы. Она продвигалась вслед за танковым корпусом Гудериана, который после прорыва польской обороны в Тухельской пустоши был немедленно переброшен через Восточную Пруссию и введен в бой левее 3-й армии для параллельного преследования отходящих польских войск. 9 сентября эта армия переправилась через реку Нарев в районе Ломжа и затем неудержимо устремилась на юг. 11 сентября она переправилась через реку Буг в районе Вышкува и восточнее. Затем 3-я армия, глубоко обойдя Варшаву с востока, повернула через Седльце на запад, чтобы окружить столицу и перерезать пути отхода вдоль Вислы. Между тем подвижные соединения Гудериана продвигались на юго-восток. Один немецкий передовой отряд прорвал 14 сентября линию фортов Бреста и пробился к цитадели. Однако только после подхода более крупных сил сопротивление гарнизона были сломлено к 17 сентября. В этот день другие части корпуса, продолжавшие наступать в южном направлении в обход Брест-Литовска, достигли Влодавы и установили там связь с передовыми частями 10-й армии.
13 сентября в руки немецких войск перешла небольшая крепость Осовец на северо-востоке Польши. В тот же день одна из польских дивизий, отрезанная от остальных польских сил, вынуждена была сложить оружие в районе Острув-Мазовецки.
Теперь оставалось только окружить Варшаву с запада, но после окончания битвы под Кутно это не представляло трудностей.
19 сентября польская кампания фактически закончилась. Варшава, несмотря на неоднократные предложения немцев прекратить бессмысленную борьбу, держалась до 28 сентября, хотя была сильно разрушена артиллерийским огнем и бомбардировками.
21 сентября по предложению немцев во время согласованного местного перемирия из города были эвакуированы представители дипломатических миссий и 1200 иностранцев. 30 сентября капитулировала крепость Модлин, а 2 октября последнее сопротивление поляков было сломлено: небольшой военный порт Хель сдался после упорного боя, в котором особенно отличилась немецкая морская пехота.
В войне, длившейся 18 дней, польская армия была совершенно уничтожена. 694 тыс. человек попали в плен к немцам, 217 тыс. человек – к русским. Остальные, возможно около 100 тыс. человек, спаслись бегством через границы Литвы, Венгрии и Румынии. Количество убитых поляков, вероятно, никогда не будет точно установлено.
Германские вооруженные силы успешно закончили свою первую «молниеносную войну». Новые тактические и оперативные принципы оправдали себя на практике, во всяком случае против противника, уступающего не только в технике, но и в тактике и искусстве управления войсками, против противника, который своими безответственными в оперативном отношении действиями в значительной степени ускорил быструю победу немецких войск.
Все это должно было способствовать тому, чтобы война развивалась точно по заранее намеченному плану. Великий прусский стратег Мольтке когда-то писал: «Ни один оперативный план не остается неизменным после столкновения войск с главными силами противника. Только профан может надеяться в ходе войны последовательно и до конца проводить заранее сложившуюся, тщательно продуманную во всех деталях идею».