3-я немецкая армия под командованием генерала Г. Кюхлера встретила на рубеже реки Нарев и в районе города Млава упорное сопротивление польских соединений. Только 4 сентября после сильных боёв немцы захватили Млаву, а 7 сентября вышли к реке Нарев на фронте Остроленка, Ружаны, Пултуск. Армия «Модлин» с боями отступала за Вислу и Нарев в район Модлин, Вышкув.
Стремительно развивались события и на юго-западе Польши. Группа армий «Юг» начала наступление на широком фронте, намереваясь совершить глубокий прорыв, осуществить охватывающий манёвр в глубине обороны польских армий, навязав им сражение западнее рек Сан и Висла. В ходе его намечалось сомкнуть кольцо окружения польских войск в большой излучине Вислы, где предполагалось соединение группы армий «Юг» с группой армий «Север».
На правом крыле войск Рундштедта наступала 14-я армия генерала В. Листа, наносившая удар из Верхней Силезии в направлении Кракова. Соединения армии «Краков», занимавшие позиции в непосредственной близости от границы, упорно оборонялись. По оценке генерала Э. Манштейна, бывшего в то время начальником штаба группы армий «Юг», первые бои за польские приграничные укрепления приняли ожесточённый характер. Успех 14-й немецкой армии принёс 22-й армейский корпус, который прорвал оборону на стыке польских армий «Краков» и «Карпаты» и стал развивать наступление на Тарнув. Польские войска под угрозой окружения начали отступление. 6 сентября гитлеровцы овладели Краковом и стали продвигаться к реке Сан.
Севернее 14-й армии на главном направлении действовала 10-я армия генерала В. Рейхенау. Она наносила удар по левому флангу польской армии «Лодзь» и правому флангу армии «Краков». Командующий польской армией «Лодзь» генерал Руммель, переоценив успех первых оборонительных боёв, не выполнил указания главного штаба начать отвод армии на основные рубежи обороны по рекам Варта и Видавка. Он оставил армию на передовых позициях. Это решение Руммеля привело к серьёзному ухудшению положения войск.
Именно развитие наступления 10-й германской армии на варшавском направлении в конечном счёте оказалось решающим для дальнейшего хода войны. Именно в ходе этой наступательной операции был осуществлён первый в истории Второй мировой войны танковый прорыв, ставший в дальнейшем основой тактики германских сухопутных войск.
16-й немецкий моторизованный корпус прорвал польскую оборону в районе Ченстоховы на стыке армий «Лодзь» и «Краков». В результате прорыва обе армии были лишены возможности взаимодействовать и вынуждены были свернуть внутренние фланги. В образовавшуюся брешь, называвшуюся в немецких штабах «ченстоховской брешью», устремились немецкие подвижные соединения. 1-я танковая дивизия, например, продвинулась на 40 км северо-восточнее Ченстоховы. Вечером 2 сентября армия «Лодзь» вынуждена была начать отступление на рубеж обороны по рекам Варта и Видавка, но удержаться на них уже не смогла. Немецкие войска, используя прорыв, стали продвигаться к северу на Петркув, заходя в тыл армии «Лодзь».
8-я армия генерала И. Бласковица, действуя на северном крыле группы армий «Юг», развернула наступление на Лодзь. Усилиями 10-й и 8-й армий сопротивление польских армий «Краков» и «Лодзь» было сломлено. Вермахт существенно превосходил польскую армию в подвижности. Поэтому немецкие войска раньше, чем отступающие польские части, выходили на промежуточные рубежи. Массированные удары авиации завершали дезорганизацию обороны.
Против немецких войск, наступавших на главном направлении, польское командование могло использовать резервную армию «Прусы», которая развёртывалась в районе Кельце, Томашув — Мазовецки, Радом. К 4 сентября она ещё не закончила сосредоточение и не была готова осуществить контрудар. Штаб этой армии не имел связи с армиями «Лодзь» и «Краков» и не сумел правильно оценить обстановку. Неожиданно для командования войска армии «Прусы» подверглись в районе Петркува атакам немецких танковых соединений. Польское главное командование отдало приказ об отступлении армии, но её соединения уже были втянуты в бои. Штаб армии «Прусы» потерял управление, и армия не смогла выполнить поставленные перед ней задачи. Немецкие войска вышли на рубеж Кельце, Петркув, а 7 сентября подошли к реке Пилица. Передовые части 10-й армии Рейхенау оказались в 60 км юго-западнее Варшавы. Вечером 8 сентября 4-я танковая дивизия 16-го моторизованного корпуса вышла к предместьям польской столицы.