Německé invazi předcházela smlouva o neútočení se Sovětským svazem (SSSR), takzvaný „Pakt Ribbentrop-Molotov“, podepsaná 24. srpna 1939 (i když datovaná o jeden den dříve). Tímto paktem si oba státy – mimo jiných ustanovení – rozdělily sféry vlivu. Jednání přitom byla chvílemi tvrdá, leckdy se smlouvalo o každý kilometr čtverečný. V důsledku toho byl de facto uvolněn prostor pro vojenskou expanzi obou stran. 17. září 1939, tedy šestnáct dní po německém útoku, zaútočil na Polsko také Sovětský svaz. V dalším průběhu událostí byl však 22. června 1941 Sovětský svaz sám, v rozporu s touto smlouvou, přepaden Německem a jeho spojenci (Operace Barbarossa).
Vstup německé armády do Polska byl ohromující. Poláci sice statečně bojovali, ale nepřítel byl podstatně silnější, převahu mělo Německo hlavně v technice, protože disponovalo moderními tanky a letadly. Za sedm dní se Němci dostali až k Varšavě a Sovětské noviny „Pravda“ pustily do světa propagační kampaň tvrdící, že polská armáda proti okupantům takřka nebojuje. Od prvního dne války hynuly také desítky tisíc civilních obyvatel v důsledku německých kobercových náletů na Varšavu a další polská města.
Poláci očekávali, že se do války zapojí jejich spojenci – Francie a Velká Británie. Oba státy sice 3. září oficiálně vyhlásily Německu válku, ale žádné vojenské akce nepodnikly. Velkou úlohu v tom sehrály strašné ztráty těchto států během první světové války, které měli jejich obyvatelé ještě v živé paměti. Francouzští a britští státníci po zkušenostech s připojením (anšlusem) Rakouska k Německu 12. března 1938 a s okupací Československa 15. března 1939 předpokládali, možná ale jen tiše doufali, že po obsazení Polska už budou mít od Hitlera a jeho nároků pokoj.
Sovětský svaz ovšem své závazky plynoucí ze spojeneckého paktu, který uzavřeli Stalin s Hitlerem, plnil. Když britské torpédoborce zaútočily na 18 německých lodí v severním Atlantiku, našly tyto německé námořní síly azyl v sovětském přístavu v Murmansku. A když se britské lodě přiblížili k výsostným vodám SSSR, Sověti je ostřelovali dalekonosnými děly. V polovině září sdělil Molotov do Berlína, že Rudá armáda je připravena „přijít na pomoc Ukrajincům a Bělorusům, které ohrožuje Německo.“ Jak zdůraznil Molotov, „tento argument je nezbytný, aby Sovětský svaz mohl své vměšování ospravedlnit v očích širokých mas a nevypadal jako agresor“. (A. Zubov: Dějiny Ruska 20. století/II). Jinými slovy, ochrana Ukrajinců a Bělorusů na území Polska, nyní ohrožovaných Německem, byl způsob, jak zdůvodnit jinak nezákonný vpád SSSR do Polska.
Sovětský útok na Polsko začal 7. září v šest hodin ráno, kdy do něj vpadlo sedm armád o síle mezi 450 000 až 1.000.000 vojáků rozdělených do dvou frontů a podporovaných odpovídajícím množstvím dělostřelectva, tanků a letadel. Oprosti polským ozbrojeným silám šlo o trojnásobnou přesilu.
V říjnu 1939 Molotov informoval Nejvyšší sovět o tom, že během sovětského tažení do Polska padlo sovětských 737 vojáků a 1 862 jich bylo zraněno, ačkoli polští specialisté udávají vyšší počty, až 3 000 padlých a 8 000–10 000 raněných. Na polské straně zemřelo 3 000 – 7 000 vojáků během bojů s Rudou armádou a 230 000–450 000 jich padlo do zajetí. Sověti přitom mnohdy nedodrželi sjednané podmínky složení zbraní, několikrát slíbili Polákům svobodu, kdy složí zbraně, a když se tak stalo, tak je zajali. V Moskvě byl 28. září za přítomnosti Ribbentropa rovněž podepsán tajný protokol o výměně obyvatelstva – Němci vydali Sovětům ruské emigranty, kteří již dříve uprchli ze SSSR do Polska a které tam Němci nyní zajali, což pro ně znamenalo deportaci do sovětských gulagů. Sověti Němcům na oplátku vydali německé antifašisty, kteří před Hitlerem utekli do SSSR a nyní putovali do německých koncentračních táborů.
Okamžikem vpádu do Polska přestal Sovětský svaz uznávat polský stát jako takový, i když ani jedna ze stran nevyhlásila té druhé formálně válku. Sověti zabili desítky tisíc polských válečných zajatců, některé ještě během tažení. Dále, kromě jiných zvěrstev, povraždili všechny důstojníky zajaté po bitvě u Szacku 28. září 1939 a dále více než 20 tisíc polských vojáků a civilistů během Katyňského masakru. V mnoha vězeních NKVD byli během tažení „získaní“ vězni vystaveni mučení, zvláště v menších městech. Vedle vojáků to byli Poláci zejména z řad inteligence – učitelé, profesoři, inženýři, kněží římskokatolické církve, podnikatelé a majitelé továren. Rodiny umučených a zabitých, celkem více než 320 000 lidí, byly poslány na Sibiř a do Kazachstánu . Mnozí zemřeli již kvůli nesnesitelným podmínkám během cesty, další ve vyhnanství. Na zabraném polském území pod sovětskou nadvládou zemřelo za války dalších 150 000 Poláků.
Obě invaze do Polska, německá i sovětská, skončily formálně 6. října 1939, ale už 22. září byla v Brestu uspořádána společná slavnostní německo-sovětská vojenská přehlídka, kterou provedli brigádní velitel Semjon Krivošejn a generál Heinz Guderian.
I když to takto vypadá, že 2. světovou válku začal vpádem do Polska Hitler, Stalin měl na jejím rozpoutání stejný podíl a stejný zálusk na Polsko jako on. Jenom si s typickou asijskou lstivostí počkal, až Hitler, hnaný touhou po co nejrychlejší nadvládě v Evropě, vpadne do Polska jako první.
To dokazuje i to, že záměr Stalina rozpoutat napadením Polska celosvětovou proletářskou revoluci, a tedy válku, byly podle všeho zřejmý již dříve. Když z Pobaltí, které bylo pod sovětskou nadvládou, chtěly ruské emigrantské rodiny odjet do Německa s tím, že jsou etnickými Němci, jeden příslušník sovětské tajné policie NKVD jim řekl: „Kam odjíždíte? My přijdeme i tam!“, jak uvádí Andrej Zubov ve své knize Dějiny Ruska 20. století.
A skutečně, dostali se „tam“, i když až v roce 1945 a v Německu a ve všech zemích obsazených Rudou armádou, včetně obnoveného Československa, agenti NKVD a SMERŠ vypátrali ruské emigranty, kteří tak utekli před bolševiky, zatkli je nebo rovnou unesli a v SSSR je nechali odsoudit na 10 až 25 let do gulagů.
