В 8 ч. 30 мин. немцы неожиданно предприняли атаку на западную и южную окраины города. Советские танки и бронемашины оказались между двух огней – немцев и поляков. Тогда командир бригады послал к немцам бронемашину, на которой был укреплен белый флаг (кусок нижней рубахи на палке). Советские танки и бронемашины выбрасывали красные и белые флажки, но огонь по ним с обеих сторон не прекращался, тогда из танков и бронемашин был открыт ответный огонь. При этом у немцев было подбито три противотанковых орудия, убито три офицера и ранено девять солдат. Наши потери составили две бронемашины и один танк, убито три человека и ранено четыре.
Вскоре огонь был прекращен, с бронемашиной прибыл командир 137-го полка немецкой горнопехотной дивизии полковник фон Шляммер, с которым командир бригады в немецком штабе договорились по всем спорным вопросам. Красноармейцы подобрали своих раненых и убитых, а немцы – своих.
19 и 20 сентября неоднократно велись переговоры между командованием 24-й танковой бригады и представителями командования немецкой горнопехотной дивизии о прекращении боевых действий и ликвидации возникших конфликтов. В результате переговоров отношения были нормализованы, и впоследствии между частями советской 24-й танковой бригады и немецкой горнопехотной дивизии никаких недоразумений не возникало. В ходе переговоров командующего артиллерией Украинского фронта комбрига Н.Д. Яковлева с германским командованием стороны требовали друг от друга отвести войска от города и не мешать его штурму. К вечеру 20 сентября германские войска получили приказ отойти от Львова.
22 сентября в 14 часов польские войска стали складывать оружие, а в 15 часов части 2-го кавалерийского корпуса в пешем строю вместе с танками 24-й, 38-й и 10-й танковых бригад вступили в город. Гарнизон в целом выполнил соглашение о сдаче, но отдельные группы офицеров в нескольких местах открыли огонь с баррикад, эти очаги сопротивления были быстро подавлены с помощью танков. К вечеру 23 сентября во Львове был наведен порядок, и основные силы советских войск отошли на окраины города.
На самом южном фланге Украинского фронта по линии Сатанов – река Днестр наступала 12-я армия. В 5 часов утра 17 сентября части 12-й армии форсировали реку Збруч. К 16 часам танки перешли вброд Днестр и захватили на аэродроме около Городенки шесть польских самолетов.
18 сентября 23-я танковая бригада заняла Коломыю, разоружив там до 10 тысяч поляков из состава 24-й и остатков 2-й и 5-й пехотных дивизий. В 2 часа ночи 19 сентября бригада двинулась к Станиславову и в тот же день в 14 часов подошла к нему. Дальше танки пошли на Галич, прибыв туда вечером того же дня. Наутро 23-я танковая бригада выступила из Галича и через Калуш, Долину и Болехов 21 сентября достигла Стрыя.
19 сентября части 25-го танкового корпуса заняли Галич, захватив мосты через Днестр, Завадку и Збору. В тот же день 4-й кавалерийский корпус вошел в район Рогатин – Бурштын. 26-я танковая бригада вышла в район Галич – Большовцы.
Передовые отряды 13-го стрелкового корпуса продвигались к Станиславову. 19 сентября корпус был подчинен командующему погранвойсками НКВД комдиву Осокину, который получил приказ Военного совета Украинского фронта «немедленно закрыть границу», чтобы «не допустить ни в коем случае ухода польских солдат и офицеров из Польши в Румынию». С 21 сентября основные силы 13-го стрелкового корпуса были развернуты вдоль границы с Румынией и Венгрией от реки Збруч до Бескид.
20 сентября части 12-й армии подошли к линии Николаев – Стрый. В районе Стрыя советское командование установило контакт с немецкими войсками, и 22 сентября немцы передали Стрый Красной Армии, а на следующий день туда вошла 26-я танковая бригада. В результате переговоров советские войска были остановлены на достигнутой линии.
21 сентября в 10 ч. 30 мин. в штабы Белорусского и Украинского фронтов поступило приказание наркома обороны, по которому все войска должны были оставаться на линии, достигнутой передовыми частями к 20 часам 20 сентября. Перед войсками ставилась задача подтянуть отставшие части и тылы, наладить устойчивую связь, находиться в полной боевой готовности и принять меры для охраны тылов и штабов. Командованию Белорусского фронта разрешалось продолжить наступление в Сувалкском выступе.
А тем временем руководство СССР и Германии вело напряженные переговоры, на которых решалось, где должна проходить демаркационная линия между советскими и германскими войсками.
20 сентября в 16 ч. 20 мин. начались переговоры между К.Е. Ворошиловым и Б.М. Шапошниковым с одной стороны и генералом Кестрингом, полковником Г. Ашенбреннером и подполковником Г. Кребсом – с другой. Стороны договаривались о порядке отвода германских войск и продвижении советских войск на демаркационную линию. Следующий раунд переговоров состоялся с 2 до 4 часов ночи 21 сентября, стороны уточнили сроки выхода на демаркационную линию и подписали советско-германский протокол, в котором говорилось:
«Части Красной Армии остаются на линии, достигнутой ими к 20 часам 20 сентября 1939 г., и продолжают вновь свое движение на запад с рассветом 23 сентября 1939 г.
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 г. 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 Остроленки, 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.
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.
Обе стороны организуют свое движение с таким расчетом, что части Красной Армии выходят к вечеру 28 сентября на восточный берег р. Писса; к вечеру 30 сентября на восточный берег р. Нарев у Остроленки и к вечеру 2 октября у Пултуска; на восточный берег р. Висла у Варшавы к вечеру 4 октября и у Демблина к вечеру 3 октября; на восточный берег р. Сан у Перемышля к вечеру 27 сентября и на восточный берег р. Сан у Санок и южнее к вечеру 29 сентября».
21 сентября в 22 ч. 15 мин. в штабы Белорусского и Украинского фронтов поступил приказ наркома обороны № 156, в котором излагалось содержание советско-германского протокола и разрешалось начать движение на запад с рассветом 23 сентября.
На следующий день Военный совет Белорусского фронта отдал соответствующий приказ № 05. 25 сентября войска получили директиву наркома обороны № 011 и приказ Военного совета Белорусского фронта № 06, предупреждавшие, что «при движении армии с достигнутого рубежа Августов – Белосток – Брест-Литовск на запад на территории, оставляемой Германской армией, возможно, что поляки будут рассыпавшиеся части собирать в отряды и банды, которые совместно с польскими войсками, действующими под Варшавой, могут оказать нам упорное сопротивление и местами наносить контрудары».
В ночь на 24 сентября отряд 27-й танковой бригады в составе 20 танков БТ-7 занял город Сувалки. В тот же день советские части заняли город Сейн.
Части 3-й армии продолжали охранять латвийскую и литовскую границы от Дриссы до Друскенинкая. 11-я армия начала передислокацию вдоль литовской границы к Гродно. 16-й стрелковый корпус продолжал продвигаться в сторону Гродно и 21 сентября занял Эйшишки.
26–28 сентября части 3-й и 11-й армий закрепились на границе с Литвой и Восточной Пруссией от Друскенинкая до Щучина.
21 сентября в Волковыске прошли переговоры между представителями германского командования и командованием 6-го кавалерийского корпуса, на которых была согласована процедура отвода немецких войск из Белостока. В это время части 6-го корпуса находились на линии Большая Берестовица – Свислочь. 22 сентября в 13 часов в Белосток прибыл передовой отряд в 250 человек под командованием полковника И.А. Плиева, а к 16 часам процедура приема Белостока у немцев завершилась, и немцы оставили город.
Прибытие в Белосток отряда Плиева вызвало в городе большое оживление, возник стихийный митинг. Позже Плиев писал: «Интересно отметить, что эти бурные сцены происходили на виду у отступающих германских войск. Их уже не боялись, их теперь никто не замечал. Молча шагали они по чужим улицам враждебного города, молча, но видя, на чьей стороне ум и сердце народа».
В тот же день в Белосток вошла 6-я кавалерийская дивизия, а 11-я кавалерийская дивизия достигла района Крынки-Бялостоцкие – Городок.
25 сентября в 15 часов 20-я мотобригада, переданная в состав 10-й армии, приняла у немцев Осовец. 26 сентября бригада вошла в Соколы, а к вечеру 29 сентября была у Замбруве.
Во втором эшелоне за войсками 6-го кавалерийского корпуса двигался 5-й стрелковый корпус, 20 сентября переданный в состав 10-й армии. Утром 24 сентября 5-й корпус двинулись на линию Свислочь – Порозова, а его передовые отряды в 13 часов 25 сентября заняли Бельск-Подляски и Браньск. 27 сентября передовые отряды корпуса были в Нуре и Чижеве. В районе Гайнувки части 5-го корпуса обнаружили польские военные склады, где находилось около 14 тысяч снарядов, 5 млн патронов, одна танкетка, две бронемашины, две автомашины и две бочки горючего, все это стало трофеями Красной Армии.
