К 4 сентября передовые части армии Рейхенау подошли к р. Пилица в 50 милях от границы и форсировали ее. Два дня спустя левофланговые соединения этой армии, захватив Томашув, вышли в тыл Лодзи, а правофланговые соединения захватили Кельце. Таким образом, польская армия под командованием Руммеля была охвачена с флангов, в то время как армия под командованием Кутшебы все еще находилась в Познани и оказалась под угрозой изоляции. Все другие немецкие армии добились успеха в выполнении своих задач в большом обходном маневре, план которого был разработан начальником генерального штаба сухопутных войск Гальдером и практическим осуществлением которого руководил командующий сухопутными войсками Браухич. Фронт обороны польских армий был разорван. На одних участках польские войска отступали, на других пытались контратаковать наступающего противника.
Наступление немецких войск развивалось бы еще стремительнее, если бы не установившаяся издавна тенденция не допускать отрыва мобильных сил от поддерживающих пехотных масс. Однако все больше убеждаясь на своем опыте, что подобный риск устраняется в результате смятения в рядах отступающего противника, немцы начинали действовать смелее. Используя открытое пространство между Лодзью и р. Пилица, один из танковых корпусов Рейхенау к 8 сентября достиг предместий Варшавы, пройдя за первую неделю 140 миль. К следующему дню правофланговые легкие дивизии армии Рейхенау подошли к р. Висла между Варшавой и Сандомиром, а затем повернули на север.
В это же время недалеко от Карпат мобильные силы Листа форсировали последовательно реки Дунаец, Вяла, Вислока и Вислок и вышли к р. Сан по обе стороны от знаменитой крепости Перемышль. На севере танковый корпус Гудериана из состава армии Кюхлера форсировал р. Нарев и продвигался к р. Буг восточнее Варшавы.
На этом этапе вторжения в планах немецкого командования произошли важные изменения, вызванные непредвиденным смятением в рядах поляков. Польские колонны двигались в различных направлениях. Визуальному наблюдению за ними мешали огромные клубы пыли, поднимавшиеся в воздух при прохождении колонн, поэтому германское верховное командование пришло к выводу, что большей части польских сил на севере уже удалось отойти за р. Висла. На основе этого предположения был издан приказ, предписывавший армии Рейхенау форсировать реку между Варшавой и Сандомиром, чтобы не допустить отхода поляков в юго-восточные районы страны. Против этого плана возражал Рундштедт. Он был убежден, что большая часть польских сил все еще находится западнее р. Висла. После недолгих споров его точка зрения возобладала, и армии Рейхенау была поставлена задача наступать и занять блокирующую позицию по р. Бзура западнее Варшавы.
В результате большая часть оставшихся у Польши сил попала в ловушку, так и не сумев отойти за р. Висла. К тому преимуществу, которого добились немцы после прорыва на направлении наименьшего сопротивления, теперь прибавилось преимущество обороняющейся стороны. Чтобы закрепить свою победу, им следовало лишь удерживать занятые позиции, отражая разрозненные контратаки отступающей армии, которая была отрезана от своих баз, испытывала нехватку боеприпасов и других материальных средств и подвергалась все возрастающему давлению армий Бласковица и Клюге с флангов и тыла. Поляки сражались отчаянно, и храбрость их вызывала восхищение даже у противников. Однако лишь небольшой части польских войск удалось прорваться и присоединиться к варшавскому гарнизону.
10 сентября маршал Рыдз-Смиглы отдал приказ об общем отступлении в юго-восточную Польшу. Генералу Соснковскому было поручено оборудовать оборонительные позиции на сравнительно узком фронте для организации продолжительного сопротивления. Однако надежды были тщетными. В то время как все теснее сжималось кольцо окружения западнее р. Висла, немецкие войска все глубже вклинивались в районы восточнее р. Висла. Более того, они прорвали позиции польских войск на реках Буг и Сан. Танковый корпус Гудериана двигался на юг, совершая обходный маневр в направлении на Брест. Танковый корпус Клейста 12 сентября подошел к Львову. Здесь немцы были остановлены и двинулись в северном направлении на соединение с войсками Кюхлера.
И хотя вторгшиеся в Польшу немецкие войска уже испытывали трудности в результате длительного наступления, польское командование настолько растерялось, что не сумело воспользоваться ни временным снижением темпов продвижения противника, ни упорным сопротивлением, которое оказывали отдельные польские группировки.