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.

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