17. syyskuuta Neuvostoliitto vihdoin astui Puolan alueille, - jotka oli myönnetty sille salaisella hyökkäysvapaussopimuksella idästä. Neuvostoliiton puolustukseksi käytettiin toisen Puolan tasavallan romahtamista ja väitettiin yrittävän auttaa Valko-Venäjän ja Ukrainan kansoja. Neuvostoliiton hyökkäystä pidetään tavallisesti sopimuksen suorana seurauksena, vaikka revisionistinen koulu väittää, että näin ei ollut ja että Neuvostoliiton päätös tehtiin muutama viikko myöhemmin. Britannia ja Ranska tuomitsivat Neuvostoliiton toimet, mutta ne eivät puuttuneet asiaan. Puolan valloitettujen alueiden vaihtamiseksi protokollan ehtojen mukaisesti, jo 17. syyskuuta Punainen armeija ja Wehrmacht pitivät yhteisen sotilasparaatin.
Brestissä; Saksa siirsi sen jälkeen kaupungin miehityksen Neuvostoliiton joukkoille. Seuraavissa taisteluissa toisen Puolan tasavallan armeijan kanssa Neuvostoliitto miehitti alueet, jotka vastaavat sen etupiiriä, kuten se määritellään Molotov-Ribbentrop-sopimuksen salaisessa lisäpöytäkirjassa.