В результате упорных боев в течение 16 августа дивизии XV и III армий отошли на линию железной дороги Цеханув – Насельск и далее к станции Насельск – Пуна – Сероцк – Мокро, где продолжали с трудом сдерживать наступавшие польские части.
Все попытки Красной армии 14 и 15 августа прорваться через Варшавский укрепленный район и в районе южнее Окунева (Вионновка) были безрезультатны. Огонь польских бронепоездов и бронеавтомобилей, непрерывно курсировавших по разветвленным железнодорожным линиям и шоссе, которые окаймляли фронт укрепленных позиций, беспощадно пресекал каждый шаг вперед наших утомленных и материально ослабленных дивизий.
К 16 августа польские войска отбросили части нашей 27-й стрелковой дивизии за реку Стругу, в то время как остальные дивизии XVI армии продолжали вести бои на линии, занятой еще 14–15 августа.
16 августа началось наступление польских войск на фронте Цеханув – Люблин. С рассветом с реки Вепжа перешла в наступление ударная группа Пилсудского, которая без особых усилий прорвала слабый фронт Мозырской группы и стала быстро продвигаться на северо-восток.
Советские войска, утомленные в результате 500-километрового безостановочного наступления, к тому же оставленные без боеприпасов, под натиском численно превосходящих польских войск с боями начали отход на восток.
И вот 20 августа, когда советские войска Западного фронта уже отступали от Вислы, была выведена из-под Львова I Конная армия и направлена в район Замостья. Это была запоздалая помощь Западному фронту. Вряд ли она теперь могла что-либо изменить на варшавском направлении.
Утром 19 августа польские войска выбили слабые части Мозырской группы из Брест-Литовска. Перегруппировать войска XVI армии не удавалось, так как противник опережал советские части при выходе на любые пригодные для обороны рубежи
20 августа польские войска вышли на линию Брест-Литовск – Высоко-Литовск – реки Нарев и Западный Буг, охватив с юга основные силы Западного фронта. К тому же все это время польское командование имело возможность перехватывать все радиограммы советского командования, что, естественно, облегчало действия польских армий.
В этих условиях 17 августа командование Западного фронта отдало приказ о перегруппировке войск к востоку (слово «отступление» так и не было произнесено), что фактически означало отступление советских войск с целью выхода из-под удара. Хотя еще 18 августа главком не терял надежды все-таки взять Варшаву и создать у Брест-Литовска тыловую группу из 48-й и 55-й стрелковых дивизий, но расстройство тыла и железнодорожного сообщения рушило все эти планы. Фронту требовалось всего 67 паровозов (37 на линии Орша – Барановичи и 30 на линии Полоцк – Лида), но, увы, их не оказалось.
19 августа 1-я польская армия вышла на линию реки Ливец от Руда до устья, имея направление на город Остров. Но, не доходя до Острова и передав 8-ю пехотную дивизию в распоряжение 4-й армии, она круто свернула на север в направлении Остроленки. В это время 5-я польская армия, стремясь окончательно отрезать путь отхода советской IV армии, заняла 18-й пехотной дивизией Цеханув.
20 августа 5-я и 1-я польские армии нанесли удары с юга на север во фланг нашим IV, XV и III армиям в направлении Млава – Остроленка – Ломжа. Польские войска стремились как можно скорее сократить промежуток между реками Бобр и Нарев и границей восточной Пруссии с целью покончить не только с IV армией, но и отрезать путь отхода частям XV и III армий, которые в это время находились на линии Остроленка – станция Малкин.
К 22 августа части советской XV армии сосредоточились в районе Ломжи, но из-за нажимавшего с юга противника были вынуждены свернуть на Граево и продолжать отход через Август и Гродно.
III армия под ударами с юга отходила от устья Бобра в полосе между Осовцом и Белостоком. К вечеру 20 августа части XVI армии, ведя упорные бои и отбиваясь от непрерывных атак противника, не удержали линию реки Нурец в районе Бельска и продолжили отход на Белосток.
Поляки напрягали все усилия, чтобы выиграть как можно больше на отходе красных. Наступление поляков с 22 по 24 августа стало наиболее интенсивным, после чего оно резко оборвалось, и наступило временное затишье.
Части 2-й польской армии, преследуя отходящие дивизии XVI армии, к вечеру 22 августа вышли к Нареву и заняли район Страбля (1-я дивизия легионеров) – Заблудово (4-я кавалерийская дивизия) – Сураж (21-я пехотная дивизия). Польская 19-я пехотная дивизия (бывшая Литовско-Белорусская), выгрузившись 21 августа на станции Плятерово, к вечеру того же дня одной бригадой сосредоточилась в районе Семятичи, а другой к 22 августа прибыла в Бельск.
Ведя концентрическое наступление на Белосток, 2-я польская армия к утру 23 августа своей 1-й дивизией легионеров при поддержке 4-й кавалерийской бригады и частей 21-й пехотной дивизии после ожесточенного уличного боя захватила город Белосток.