Около 18.00 17 сентября передовой отряд 45-й стрелковой дивизии занял Ровно, где были разоружены мелкие польские части. Наступавшая севернее 87-я стрелковая дивизия 15-го стрелкового корпуса 19 сентября в районе Костополя вступила в бой с противником силой до 2 пехотных полков с артиллерией. В ходе боя польский отряд был разбит и до 1,5 тыс. солдат попали в плен, 25 орудий стали советскими трофеями. Соединения корпуса продолжали марши на запад, продвигаясь вслед за отходившими группами польских пограничников, жандармов и осадников. В 4.00 21 сентября разведбатальон 45-й стрелковой дивизии вступил в Ковель. Находящиеся в городе части польских войск организованного сопротивления не оказали и отступили на запад. Разоружить их "не удалось из-за отсутствия достаточных сил. Сопротивление оказала полиция, последняя стреляла с чердаков. Солдаты польской армии воевать с Красной армией не желают". 21-22 сентября 87-я стрелковая дивизия на рубеже Навуз, Боровичи натолкнулась на укрепившегося противника и вела бой с группами 3-го польского пехотного полка. "21 сентября разведбатальон и танковая рота при входе в деревню Навуз были обстреляны ружейно-пулеметным огнем и огнем противотанковых орудий. Разведбатальон и танковая рота отступили с некоторыми потерями. В бой были брошены подразделения 16-го стрелкового полка, 43-го разведбатальона, 212-го гаубичного артполка и 71-го противотанкового дивизиона. В бою 21-22 сентября на Безымянной высоте в Навуз противник был уничтожен. Остатки преследовались до Боровичи. В результате боя поляки имели 260 человек убитых и раненых и 120 пленных", было подбито 1 45-мм орудие и 3 станковых пулемета. Потери советских войск составили 99 человек убитыми, 137 ранеными. В 14 часов поляки стали отходить в сторону Колки и на север в Полесье, а около 15 часов отходящие части подверглись бомбовому удару 9 самолетов СБ.
Наступавшая в первом эшелоне 8-го стрелкового корпуса 36-я танковая бригада двинулась в сторону Дубно, но в первый день наступления танкисты старались не отрываться от стрелковых частей, испытывая трудности с подвозом горючего. В местечке Мирогоща 2 бронемашины под командованием старшего лейтенанта Аксенова остановили 4 эшелона с польскими войсками. Пока одна бронемашина держала под прицелом головной паровоз, Аксенов вступил в переговоры с польским начальником эшелонов и заявил ему, что в случае попытки увести эшелоны на запад он вызовет авиацию и скрывающиеся в засаде танки. Этот блеф заставил поляков отказаться от отправления эшелонов. К утру 18 сентября к Аксенову подошло 5 танков, и поляки сдались.
Тем временем 36-я танковая бригада в 7 часов 18 сентября заняла Дубно, где были разоружены тыловые части 18-й и 26-й польских пехотных дивизий. Всего в плен попало 6 тыс. военнослужащих, трофеями советских войск стали 12 орудий, 70 пулеметов, 3 тыс. винтовок, 50 автомашин и 6 эшелонов с вооружением. В 11.00 18 сентября советские войска после небольшого боя вступили в Рогачув, где были взяты в плен 200 польских военнослужащих и захвачено 4 эшелона со снаряжением и боеприпасами. К 17.00 18 сентября 36-я танковая бригада и разведбатальон 45-й стрелковой дивизии вступили в Луцк, в районе которого было разоружено и взято в плен до 9 тыс. польских военнослужащих, а трофеями советских войск стали 7 тыс. винтовок, 40 пулеметов, 1 танк и 4 эшелона военного имущества. С утра следующего дня 36-я танковая бригада двинулась к Торчину, из которого около 17.30 выступила на Владимир-Волынский и в 23.30 после небольшого боя с поляками в районе казарм школы хорунжих и 27-го артполка вступила в город. С утра 20 сентября командир бригады комбриг Богомолов вел переговоры с начальником польского гарнизона генералом М. Сморавиньским об условиях сдачи города. В итоге в течение дня гарнизон был разоружен. До 23 сентября 36-я танковая бригада оставалась на окраине Владимира-Волынского, разоружая подходящие к городу группы польских войск. Тем временем соединения 8-го стрелкового корпуса 19-20 сентября подтягивались к Владимиру-Волынскому и 22 сентября вышли на фронт Владимир-Волынский - Сокаль. В ходе этих маршей в районе Верба было разоружено до 10 тыс. польских военнослужащих.
К исходу 22 сентября войска 5-й армии вышли на рубеж Ковель - Рожице Владимир-Волынский - Иваничи685 .
Южнее, на фронте Теофиполь - Войтовцы развернулись войска 6-й армии, имевшие задачу наступать на Тарнополь, Езерну и Козову, в дальнейшем выйти на фронт Буск - Перемышляны и далее на Львов. В 4.00 17 сентября штурмовая группа пограничников и красноармейцев захватила Волочиский пограничный мост. В 4.30 войска 17-го стрелкового корпуса нанесли артиллерийский удар по огневым точкам и опорным пунктам противника и в 5.00 приступили к форсированию р. Збруч, используя захваченный мост и наведенные переправы. Форсировав р. практически без какого-либо сопротивления противника, части 17-го стрелкового корпуса около 8.00 свернулись в походные колонны и двинулись в сторону Тарнополя. Подвижные соединения быстро обогнали пехоту и после 18.00 17 сентября 10-я танковая бригада вступила в Тарнополь. Наступавшая севернее города 24-я танковая бригада с 136-м стрелковым полком 97-й стрелковой дивизии уже в 12 часов прошла Доброводы и, обойдя Тарнополь с северо-запада, около 22 часов вышла на его западную окраину и приступила к ее очистке от польских частей. В 19 часов с севера в город вошли 11 танков 5-й кавдивизия 2-го кавалерийского корпуса, однако, не зная обстановки, танкисты решили подождать с атакой до утра. Вступив в Тарнополь, 5-й дивизии пришлось заняться очисткой города от разрозненных групп польских офицеров, жандармов и простожелающих пострелять из местного населения. В ходе перестрелок в городе между 10.20 и 14.00 18 сентября дивизия потеряла 3 человек убитыми и 37 ранеными. Одновременно в 10.30 в город вступили стрелковые дивизии 17-го стрелкового корпуса. В плен были взяты до 600 польских военнослужащих.
Наступавшие севернее соединения 2-го кавкорпуса с утра 18 сентября форсировали р. Серет и в 10.00 получил приказ камандования Украинского фронта форсированным маршем двинуться к Львову и овладеть городом. Поскольку конский состав нуждался в отдыхе, командир корпуса создал сводный мотоотряд из 600 спешенных кавалеристов, посаженных на танки 5-й кавдивизии и батальона 24-й танковой бригады под командованием командира 5-й кавдивизии комбрига И. Шарабурко. Отряд двинулся к Львову, взяв по дороге в плен до 6 тыс. польских военнослужащих. Остальные войска 6-й армии по мере возможности также двигались к Львову, который 12-18 сентября был охвачен 1-й и 2-й горнопехотными дивизиями вермахта с севера, запада и юга. В ходе маршей 14-я кавдивизия у Сасува сломила сопротивление местного гарнизона и полиции, взяв в плен 1 155 человек и 1 200 винтовок. В ночь на 19 сентября от Бродов к городу подошла колонна польских войск, которая также была разоружена. В плен были взяты 12 096 человек, трофеями советских войск стали 12 тыс. винтовок, 26 орудий, 275 пулеметов, 32 автомашины и 1 200 лошадей. К утру 19 сентября 2-й кавкорпус занял Злочув, а к вечеру 20 сентября 14-я кавдивизия достигла Ярычева, Барщевеще, а 3-я кавдивизия Калиновки, Бялки Шляхецкой в 8 км от Львова. В 16.20 2-му кавкорпусу были подчинены 38-я, 10-я танковые бригады и сводный отряд 97-й и 96-й стрелковых дивизий. Началась подготовка штурма города, намеченного на 9 утра 21 сентября.
Тем временем сводный мотоотряд 2-го кавкорпуса и 24-й танковой бригады с 35 танками около 2.00 19 сентября подошел к Львову. "При подходе к городу польская артиллерия открыла огонь. Преодолевая уличные баррикады, головной разведывательный батальон [в составе 6 танков] дошел до центра города и был встречен огнем батареи, стоявшей у костела. Первый танк был подбит. Командир разведроты старший лейтенант тов. Чуфаров, сбив орудие у костела, поджег выстрелом снаряды противника. Орудийная прислуга разбежалась, а офицеры закричали "не штрелять". По танкам был открыт из казарм и многих домов ружейно-пулеметный и револьверный огонь. Танки били по вспышкам. К 4.30 огонь прекратился с обеих сторон. В 4.20 командир бригады [полковник П.С. Фотченков], находясь в танке во Львове, получил через свою делегатскую машину записку от командарма 2 ранга тов. Городовикова приказание: 24-й танковой бригаде остановиться у Злочув и ждать дальнейших распоряжений. Командир бригады не знал причин такого приказа. Предположил, что получены указания свыше об отмене первого приказа по захвату Львова. В 5.00 командир бригады отдал приказ разведбатальону, оставаясь в городе, закрыть выходы восточной окраины Львова. Остальным танкам выйти на восточную окраину Винники (окрестность г. Львова).
Начальнику 2-й части капитану Шуренкову связаться с польским штабом и вызвать начальника гарнизона Львова для переговоров о сдаче города. В 6.00 19 сентября части заняли свои места и приступили к обезоруживанию польских войск, подходивших к Львову на помощь, а разведбатальон обезоруживал казармы в самом городе Львове. В 6.30 к командиру бригады прибыло два польских майора для переговоров. Командир бригады вести переговоры с ними отказался и приказал явиться начальнику гарнизона, или начальнику штаба. В 7.00 19 сентября прибыл полковник и два других майора, с которыми также переговоры не велись. В 7.40 прибыл начальник штаба гарнизона полковник генерального штаба [Б. Раковский] и с ним два полковника и три майора. Командир бригады отрекомендовался командиром танкового корпуса, который окружил г. Львов и предложил сдать город Львов. Начальник штаба гарнизона просил повременить, так как он не уполномочен на это и должен получить указание свыше. На все это было дано 2 часа. Командир бригады потребовал, чтобы танки, находящиеся в городе и на окраине, продолжали оставаться [там] и разрешения занять командные пункты для наблюдения за немецкими позициями, которые полукольцом прилегали к городу. На это было дано согласие. Договорились взаимно обменяться делегатами связи. В 8.30 немцы неожиданно предприняли атаку на западную и южную окраину города. При этом танки и бронемашины разведбатальона оказались между двух огней (немцев и поляков).
