Получив в 2.00 17 сентября сообщение о переходе Красной Армией польской границы, германское командование в 7.00 отдало приказ войскам остановиться на линии Сколе - Львов - Владимир-Волынский - Брест Белосток319 . 20 сентября Гитлер установил "окончательную демаркационную линию", на которую должны были отойти германские войска: Ужокский перевал Хыров - Перемышль - р. Сан - р. Висла - р. Нарев - р. Писса - граница рейха320 . В тот же день вечером Молотов в беседе с Шуленбургом заявил, что советское правительство не может одобрить эту линию от Перемышля до Турки и Ужокского перевала, а настаивает на линии по верховьям р. Сан. Надо учитывать, что это украинская территория. В обмен на нее советское правительство "готово уступить Сувалки и окрестности с железной дорогой, но не Августов"321 . Кроме того, Молотов предложил текст советско-германского коммюнике, которое не вызвало возражений в Берлине. Германская сторона согласилась на передачу ей Сувалок в обмен на территорию вдоль верховьев р.Сан, но попыталась получить также и Августов с окрестными лесами322 .
Германское и советское командование поддерживали контакты через военных атташе323 . С утра 20 сентября 1939 г. германский военный атташе в Москве генерал-лейтенант Э. Кестринг пытался урегулировать ситуацию под Львовом. Сначала германское командование заявило, что не может отвести войска, и предложило взять город совместным штурмом с Красной Армией, а затем передать его советской стороне. Однако неуступчивость Москвы привела к тому, что германское руководство решило "действовать совместно с русскими", и было решено, что "немецкие войска очистят Львов"324 . В 12.45 Кестринг прибыл к Ворошилову и сообщил, что по личному указу Гитлера вермахт будет отведен на 10 км западнее Львова. "Как было договорено в присутствии Риббентропа, линия рек Писса, Нарев, Висла, Сан никем оспариваться не будет. Карта, которую показал начальник оперативного управления Варлимонт Белякову, имела линию границы не в соответствии с договоренностью советской и германской сторон, и она не может считаться линией границы, а только лишь линией, которую должны занять германские войска.
На замечание наркома обороны, что на карте Варлимонта, которую он показал Белякову, была линия границы, проведенная от Варшавы по Висле и далее к востоку от Львова, Кестринг, явно смутившись и в шутливом тоне сказал, что Варлимонт не политик и, возможно, что он, как работник-нефтяник, соблазнился нефтью, но что из-за этого они не позволят себе нарушать достигнутое соглашение и что это был маленький инцидент. Кестрингу указано, что сегодня наши войска займут г. Гродно, Белосток, Львов, Тухловский перевал и что с этой линии немецкие войска должны быть сегодня же отведены, о чем просьба немедленно поставить в известность немецкое командование". Ворошилов обратил внимание Кестринга на недопустимость инцидентов, подобных львовскому, поскольку "это выгодно только третьей стороне и из этого всякие корреспонденты могут раздуть большую шумиху". Кестринг согласился и "просил сегодня же наметить рубежи и сроки, которые должны быть оставлены германскими войсками... Условились, что сегодня в 16 часов тов. Ворошилов примет Кестринга и прибывших офицеров для разработки рубежей и сроков отхода германской армии"325 .
20 сентября 1939 года в 16 часов 20 минут начались переговоры Ворошилова и Шапошникова с представителями Германского военного командования в лице генерала Кестринга, полковника Г. Ашенбреннера и подполковника Г. Кребса о порядке отвода германских войск и продвижения советских войск на демаркационную линию. Первоначально предполагалось, что движение Красной Армии на запад начнется с утра 23 сентября, войска должны будут двигаться с 25-км интервалом, и к вечеру 3 октября германские войска отойдут за окончательную демаркационную линию326 . В ходе следующего раунда переговоров с 2 до 4 часов утра 21 сентября уточнялись сроки выхода на демаркационную линию и был подписан советско-германский протокол:
" 1. Части Красной Армии остаются на линии, достигнутой ими к 20 часам 20 сентября 1939 года, и продолжают вновь свое движение на запад с рассветом 23 сентября 1939 года.
2. Части Германской армии, начиная с 22 сентября, отводятся с таким расчетом, чтобы, делая каждый день переход, примерно, в 20 километров, закончить свой отход на западный берег р. Вислы у Варшавы к вечеру 3 октября и у Демблина к вечеру 2 октября; на западный берег р. Писса к вечеру 27 сентября, р. Нарев, у Остроленка, к вечеру 29 сентября и у Пултуска к вечеру 1 октября; на западный берег р. Сан, у Перемышля, к вечеру 26 сентября и на западный берег р. Сан, у Санок и южнее, к вечеру 28 сентября.
3. Движение войск обеих армий должно быть организовано с таким расчетом, чтобы имелась дистанция между передовыми частями колонн Красной Армии и хвостом колонн Германской армии, в среднем до 25 километров.