Наступление польских армий на север и северо-восток, во фланг и тыл Западного фронта, создало чрезвычайно тяжелое положение, особенно для 4-й армии. В этих условиях М.Н. Тухачевский настоял на передаче ему из состава Юго-Западного фронта 12-й и 1-й Конной армий. 17 августа он отдал директиву, в которой приказывал 12-й армии продолжать наступление в направлении Хелм, Любартув, а 1-й Конной – сосредоточиться в районе Владимира-Волынского для последующего удара в тыл южной ударной группы противника (Директивы командования фронтов Красной Армии. Т. 3. М., 1974. С. 84–85).
Однако командующему Западным фронтом не удалось реализовать это решение. Только 19 августа около полуночи было получено донесение, подписанное С.М. Буденным и К.Е. Ворошиловым. Они докладывали, что в связи с сосредоточением под Львовом очень крупных сил противника, чего в действительности не было, вывод армии из боя может катастрофически отразиться на всем Юго-Западном фронте. Одновременно они заверяли, что за два-три дня возьмут Львов (Из истории Гражданской войны в СССР: Сборник документов. Т. 3. М., 1961. С. 361).
М.Н. Тухачевский был буквально взбешен поведением командования 1-й Конной армии и немедленно пожаловался Л.Д. Троцкому. И уже 20 августа С.М. Буденный получил приказ председателя РВСР, предписывающий срочно выполнить директиву командования Западного фронта. Только после этого 1-я Конная армия прекратила наступление на Львов и начала выводить свои части из боя. После ее ухода задача по овладению Львовом была возложена на войска 14-й армии, однако та не имела для этого необходимых сил и средств. Её войска под натиском превосходящих сил польской армии вынуждены были вначале перейти к обороне, а затем начать отступление на восток.
Войска Западного фронта начали отход. М.Н. Тухачевский пытался управлять им, но неудачно. Взаимодействие между армиями и дивизиями не было, организовать его при отсутствии связи было практически невозможно.
Хуже всего обстояло дело в 4-й армии, командующий которой, не получив вовремя команды, начал с опозданием отводить войска из Данцигского коридора. 15-я и 3-я армии по той же причине оказались не в состоянии удерживать коридор, необходимый для отхода войск 4-й армии. Поэтому 4-я армия была отрезана от основных сил фронта и вынуждена было отойти на территорию Восточной Пруссии, где была интернирована. Такая же участь постигла две дивизии 15-й армии и 3-й конный корпус, который границу Восточной Пруссии перешел 26 августа. Уцелевшие соединения Западного фронта к 25 августа отошли на рубеж Липск, Свислочь, 15 километров восточнее Брест-Литовска и далее на Западный Буг. Штаб фронта вернулся в Смоленск, при отступлении лишились большого количества артиллерии и другого военного имущества.
12 октября 1920 года в Риге между Советской Россией и Украиной, с одной стороны, и Польшей – с другой, был подписан «Договор о перемирии и прелиминарных условиях мира». Обе договаривающиеся стороны признавали независимость советских Украины и Белоруссии. Однако Польше удалось добиться отторжения от этих республик их западных областей. Обе стороны обязались прекратить военные действия 18 октября. В этом договоре, кроме территорий, поляки требовали гигантскую для того времени сумму – 300 миллионов золотых рублей. В результате «торга» они получили 30 миллионов золотых рублей и еще на 18 миллионов различного имущества.
В отечественной и зарубежной историографии существуют различные мнения о причинах неудачи советских войск в операции по вторжению на территорию Польши. Р.Б. Гуль, например, большую часть вины возлагает на Михаила Тухачевского, «выпеченного из деспотического теста, готового «таранить» Европу любыми средствами, вплоть до массовых расстрелов своих же бойцов, склонного к авантюрному ради личной славы». Но это сугубо субъективное мнение в духе конца 80-х – начала 90-х годов.