Несмотря на то что СССР не объявлял войны Польше, он ее вел в тесном взаимодействии с Германией. При этом нападение и военные действия были тщательно спланированы, подготовлены и осуществлены с использованием большого количества войск и боевой техники обеих стран. Огромная военная мощь РККА обрушилась на почти безоружных людей, на части, потрепанные в боях с немцами и к тому же по приказу своего главнокомандующего не оказывавшие сопротивления. По всем критериям статьи 6 Устава Международного военного трибунала эти действия квалифицируются как преступление против мира.
Боевые потери Красной Армии, по официальным данным, составили 737 убитых и 1862 раненых. В некоторых источниках указывается общее число погибших 1475 человек и раненых 3858 человек.
По данным военного историка Г. Ф. Кривошеева, боевые потери Красной Армии во время польской кампании 1939 года составили 1173 человека убитыми, 2002 ранеными и 302 пропавшими без вести.
Польские потери точно неизвестны. Российский историк М. И. Мельтюхов называет цифры в 3500 убитых, 20000 раненых и 454 700 пленных. Историк Б. В. Соколов оценивает потери Польши в боях с советскими войсками 17–30 сентября 1939 года в 6000–7000 погибших и пропавших без вести, а также 250 000 пленных. Историк Н. С. Лебедева пишет об этом так: «Во время польской кампании погибли с польской стороны 3500 военных и гражданских лиц, около 20 000 были ранены или пропали без вести. Советская сторона официально объявила о 737 убитых и 1862 раненых, однако, по некоторым данным, эти цифры занижены».
Часть польских офицеров, попавших в плен, была впоследствии расстреляна НКВД.
Вопрос о военнопленных рассматривался на специальной комиссии Политбюро ЦК ВКП(б), и она одобрила проект постановления, в основу которого были положены предложения Л. П. Берии и Л. З. Мехлиса. В нем предлагалось распустить солдат – уроженцев Западной Украины и Западной Белоруссии по домам, задержав 25000 из них для строительства дороги Новоград-Волынский – Львов. Уроженцы же «немецкой части Польши» должны были, вопреки международному праву, быть переданы из-под опеки армии органам НКВД до окончания переговоров с Германией об их отправке на родину. Офицеров, полицейских, судейско-прокурорских и тюремных работников, а также служащих других силовых структур предписывалось разместить в специальных лагерях.
В конце концов, Политбюро решило расстрелять этих пленных и тайно захоронить. Одно из таких массовых захоронений было потом (в 1943 году) обнаружено немецким оккупационным корпусом близ деревни Катынь, давшей название трагедии в целом.
То есть имело место то, что потом стали называть Катынским расстрелом или Катынским преступлением. Весной 1940 года офицеры польской армии, попавшие в плен, были расстреляны в Катынском лесу в Смоленской области. Но после обнаружения других массовых захоронений польских граждан термины «Катынский расстрел» и «Катынское преступление» стали употреблять также по отношению ко всем проведенным в апреле-мае 1940 года расстрелам поляков, содержавшихся в разных лагерях НКВД, а также в тюрьмах в западных областях Украины и Белоруссии.
В наряды на передачу людей УНКВД были включены 97 % всех офицеров, полицейских и других военнопленных, содержавшихся в трех спецлагерях. Среди них были кадровые военные, резервисты, престарелые отставники; члены политических партий и абсолютно аполитичные люди; поляки, евреи, белорусы и украинцы. Врачей, исполнявших в армии свой гуманитарный долг, обрекали на расстрел наравне с жандармами, контрразведчиками и тюремными работниками.