Тем временем 36-я танковая бригада в 7 часов 18 сентября заняла Дубно, где были разоружены тыловые части 18-й и 26-й польских пехотных дивизий. Всего в плен попало 6 тыс. военнослужащих, трофеями советских войск стали 12 орудий, 70 пулеметов, 3 тыс. винтовок, 50 автомашин и 6 эшелонов с вооружением. В 11.00 18 сентября советские войска после небольшого боя вступили в Рогачув, где были взяты в плен 200 польских военнослужащих и захвачено 4 эшелона со снаряжением и боеприпасами. К 17.00 18 сентября 36-я танковая бригада и разведбатальон 45-й стрелковой дивизии вступили в Луцк, в районе которого было разоружено и взято в плен до 9 тыс. польских военнослужащих, а трофеями советских войск стали 7 тыс. винтовок, 40 пулеметов, 1 танк и 4 эшелона военного имущества. С утра следующего дня 36-я танковая бригада двинулась к Торчину, из которого около 17.30 выступила на Владимир-Волынский и в 23.30 после небольшого боя с поляками в районе казарм школы хорунжих и 27-го артполка вступила в город. С утра 20 сентября командир бригады комбриг Богомолов вел переговоры с начальником польского гарнизона генералом М. Сморавиньским об условиях сдачи города. В итоге в течение дня гарнизон был разоружен. До 23 сентября 36-я танковая бригада оставалась на окраине Владимира-Волынского, разоружая подходящие к городу группы польских войск. Тем временем соединения 8-го стрелкового корпуса 19-20 сентября подтягивались к Владимиру-Волынскому и 22 сентября вышли на фронт Владимир-Волынский - Сокаль. В ходе этих маршей в районе Верба было разоружено до 10 тыс. польских военнослужащих.
К исходу 22 сентября войска 5-й армии вышли на рубеж Ковель - Рожице Владимир-Волынский - Иваничи685 .
Южнее, на фронте Теофиполь - Войтовцы развернулись войска 6-й армии, имевшие задачу наступать на Тарнополь, Езерну и Козову, в дальнейшем выйти на фронт Буск - Перемышляны и далее на Львов. В 4.00 17 сентября штурмовая группа пограничников и красноармейцев захватила Волочиский пограничный мост. В 4.30 войска 17-го стрелкового корпуса нанесли артиллерийский удар по огневым точкам и опорным пунктам противника и в 5.00 приступили к форсированию р. Збруч, используя захваченный мост и наведенные переправы. Форсировав р. практически без какого-либо сопротивления противника, части 17-го стрелкового корпуса около 8.00 свернулись в походные колонны и двинулись в сторону Тарнополя. Подвижные соединения быстро обогнали пехоту и после 18.00 17 сентября 10-я танковая бригада вступила в Тарнополь. Наступавшая севернее города 24-я танковая бригада с 136-м стрелковым полком 97-й стрелковой дивизии уже в 12 часов прошла Доброводы и, обойдя Тарнополь с северо-запада, около 22 часов вышла на его западную окраину и приступила к ее очистке от польских частей. В 19 часов с севера в город вошли 11 танков 5-й кавдивизия 2-го кавалерийского корпуса, однако, не зная обстановки, танкисты решили подождать с атакой до утра. Вступив в Тарнополь, 5-й дивизии пришлось заняться очисткой города от разрозненных групп польских офицеров, жандармов и простожелающих пострелять из местного населения. В ходе перестрелок в городе между 10.20 и 14.00 18 сентября дивизия потеряла 3 человек убитыми и 37 ранеными. Одновременно в 10.30 в город вступили стрелковые дивизии 17-го стрелкового корпуса. В плен были взяты до 600 польских военнослужащих.
Наступавшие севернее соединения 2-го кавкорпуса с утра 18 сентября форсировали р. Серет и в 10.00 получил приказ камандования Украинского фронта форсированным маршем двинуться к Львову и овладеть городом. Поскольку конский состав нуждался в отдыхе, командир корпуса создал сводный мотоотряд из 600 спешенных кавалеристов, посаженных на танки 5-й кавдивизии и батальона 24-й танковой бригады под командованием командира 5-й кавдивизии комбрига И. Шарабурко. Отряд двинулся к Львову, взяв по дороге в плен до 6 тыс. польских военнослужащих. Остальные войска 6-й армии по мере возможности также двигались к Львову, который 12-18 сентября был охвачен 1-й и 2-й горнопехотными дивизиями вермахта с севера, запада и юга. В ходе маршей 14-я кавдивизия у Сасува сломила сопротивление местного гарнизона и полиции, взяв в плен 1 155 человек и 1 200 винтовок. В ночь на 19 сентября от Бродов к городу подошла колонна польских войск, которая также была разоружена. В плен были взяты 12 096 человек, трофеями советских войск стали 12 тыс. винтовок, 26 орудий, 275 пулеметов, 32 автомашины и 1 200 лошадей. К утру 19 сентября 2-й кавкорпус занял Злочув, а к вечеру 20 сентября 14-я кавдивизия достигла Ярычева, Барщевеще, а 3-я кавдивизия Калиновки, Бялки Шляхецкой в 8 км от Львова. В 16.20 2-му кавкорпусу были подчинены 38-я, 10-я танковые бригады и сводный отряд 97-й и 96-й стрелковых дивизий. Началась подготовка штурма города, намеченного на 9 утра 21 сентября.