Южнее войска 11‐й армии к исходу 17 сентября продвинулись до Воложина и Константиновки, подошли к Красному и передовыми частями заняли Молодечно. К исходу 18 сентября 7‐я кавдивизия достигла Гольшан, а 36‐я кавдивизия – района Ошмяны – Курмеляны. 16‐й стрелковый корпус находился в районе Глинка – Крево – Вейнюны, а 6‐я танковая бригада подошла с юга к Вильно (Вильнюсу) и завязала бои на окраине города с польскими частями и городскими ополченцами. С утра 19 сентября подвижные части 3‐й армии подошли к Вильно с запада и вместе с 6‐й танковой бригадой и подошедшими передовыми частями 3‐го кавкорпуса 11‐й армии штурмом овладели городом, который был занят около 13 часов. В боях за Вильно части 11‐й армии потеряли 13 человек убитыми и 24 человека ранеными, было подбито 5 танков и 4 бронемашины. Стрелковые дивизии 3‐й армии вслед за подвижными частями продвигались к линии латвийской и литовской границ. 19 сентября мотомеханизированная группа 16‐го стрелкового корпуса 11‐й армии заняла Лиду.
Пока войска 3‐й и 11‐й армий занимали северо-восточную часть Западной Белоруссии, южнее перешли в наступление части КМГ. К исходу 17 сентября 6‐й кавкорпус форсировал р. Уша, а 5‐й стрелковый корпус вышел на линию железной дороги Барановичи – Столбцы. Передовой отряд 11‐й кавдивизии занял Новогрудок, а 15‐й танковый корпус подходил к Слониму. На следующий день 21‐я танковая бригада и 6‐й кавкорпус форсировали р. Молчадь и достигли района Козловщины, 15‐й танковый корпус занял Слоним и продвинулся на 10–15 км западнее города, а 5‐й стрелковый корпус вышел на р. Молчадь. 19 сентября 15‐й танковый корпус из-за отсутствия горючего оставался в занятом районе, а 6‐й кавкорпус форсировал р. Щара и двинулся в сторону Волковыска. 20 сентября 15‐й танковый корпус занял Волковыск, откуда танковые бригады вместе с 4‐й кавдивизией были направлены на Гродно и к вечеру заняли южную часть города. В городе разгорелись бои с польскими частями и ополченцами, продолжавшиеся весь день 21 сентября. Тем временем 2‐я танковая бригада заняла Сокулку, а ее передовой отряд, обходя Гродно, двинулся на Августов. 11‐я кавдивизия и 5‐й стрелковый корпус продвигались на запад и юго-запад от Волковыска.
На фронте 4‐й армии к исходу первого дня наступления 29‐я танковая бригада заняла Барановичи и расположенный здесь же укрепленный район, который не был занят польскими войсками, а 8‐я стрелковая дивизия продвинулась до Снува. К исходу 18 сентября 29‐я и 32‐я танковые бригады вышли на р. Щара южнее Слонима, а 8‐я стрелковая дивизия прошла Барановичи. К исходу 19 сентября 29‐я танковая бригада вошла в Пружаны, 32‐я танковая бригада – в Миньки на шоссе Барановичи – Брест, 8‐я стрелковая дивизия достигла р. Щара, а подошедшая 143‐я стрелковая дивизия совершала марш южнее Барановичей. К вечеру 20 сентября 29‐я танковая бригада находилась западнее Пружан, 32‐я танковая бригада – в Кобрине, 8‐я стрелковая дивизия – в Ружанах, 143‐я стрелковая дивизия – в Ивацевичах.
С 18 сентября границу перешли и сосредоточившиеся войска 10‐й армии, которые к исходу дня достигли рек Неман и Уша. Продолжая медленное продвижение во втором эшелоне Белорусского фронта, войска армии к исходу 20 сентября вышли на рубеж Новогрудок – Городище. Южнее войска 23‐го стрелкового корпуса перешли границу в 16.25 18 сентября и к исходу 20 сентября продвинулись западнее Лунинца.
Войска Украинского фронта тоже 17 сентября перешли польскую границу и стали продвигаться вглубь Польши. 36‐я танковая бригада 5‐й армии 18 сентября заняла Луцк, а стрелковые дивизии достигли линии Рокитное – Костополь – Ровно – Дубно. 21 сентября 60‐я стрелковая дивизия после упорных боев прорвала Сарненский УР и заняла г. Сарны. К исходу 22 сентября войска 5‐й армии вышли на рубеж Ковель – Рожице – Владимир-Волынский – Иваничи.