Ngày 8 tháng 9, quân đội Đức tiến đến vùng ngoại ô Warszawa. Đợt phản công của Ba Lan ở phía tây tuy cầm chân người Đức trong vài ngày, nhưng họ nhanh chóng bị Wehrmacht tấn công và bao vây. Tàn quân Ba Lan đột kích vòng vây để quay về cố thủ Warszawa, thành phố khi ấy đang bị vây rất chặt. Ngày 17 tháng 9 năm 1939, sau khi ký hiệp định đình chiến với Nhật Bản, Liên Xô lấy cớ bảo vệ dân tộc Ukraina và Belarus xâm lược miền đông Ba Lan, lập luận rằng nhà nước Ba Lan đã sụp đổ trước cuộc tấn công của người Đức và không còn có khả năng đảm bảo an ninh cho công dân của mình nữa. Ngày 27 tháng 9, các đơn vị đồn trú Warszawa đầu hàng quân Đức. Ngày 6 tháng 10, đơn vị tác chiến lớn cuối cùng của Ba Lan đầu hàng. Bất chấp thất bại về mặt quân sự, chính phủ Ba Lan đã quyết định không đầu hàng và hình thành chính phủ lưu vong. Tại Ba Lan bị chiếm đóng, một bộ máy nhà nước vẫn hoạt động ngầm. Một lượng lớn quân nhân Ba Lan di tản sang Romania và các nước Baltic. Nhiều người trong số họ về sau tiếp tục chiến đấu chống phe Trục trên các mặt trận khác.Đức sáp nhập miền tây và chiếm đóng miền trung Ba Lan, Liên Xô sáp nhập miền đông, một phần nhỏ lãnh thổ Ba Lan được chuyển giao cho Litva và Slovakia. Ngày 6 tháng 10, Hitler bày tỏ mong muốn đàm phán hòa bình công khai với Vương quốc Anh và Pháp nhưng nhấn mạnh rằng tương lai của nhà nước Ba Lan sẽ do Đức và Liên Xô quyết định. Đề xuất bị từ chối, Hitler ra lệnh phát động tấn công Pháp ngay lập tức. Tuy nhiên, chiến dịch bị hoãn lại cho đến mùa xuân năm 1940 do điều kiện thời tiết xấu.
Ngày 8 tháng 9, quân đội Đức tiến đến vùng ngoại ô Warszawa. Ngày 6 tháng 10, Hitler bày tỏ mong muốn đàm phán hòa bình công khai với Vương quốc Anh và Pháp nhưng nhấn mạnh rằng tương lai của nhà nước Ba Lan sẽ do Đức và Liên Xô quyết định.