С 21 сентября 23-й стрелковый корпус был подчинен 4-й армии. В 14 часов 22 сентября советские войска заняли Иваново (Янув).

Войска Украинского фронта 17 сентября тоже перешли государственную границу и, стали продвигаться в глубь Польши. На территории Западной Украины польская армия почти не оказала сопротивления, имея на то уважительные причины — приказ маршала Рыдза-Смиг-лы и возможность уйти в Румынию.

На северном фланге от Олевска до Ямполя развернулась 5-я армия (15-й и 8-й стрелковые корпуса — 80 844 человека, 635 орудий и минометов, 522 танка), которой была поставлена задача «нанести мощный и молниеносный удар по польским войскам, решительно и быстро наступать в направлении Ровно». В районе Олевска сосредоточилась 60-я стрелковая дивизия, нацеленная на Сарны. Две другие дивизии 15-го стрелкового корпуса (87-я и 45-я) развернулись в районе Городница — Корец, имея ближайшую задачу выйти к реке Горынь, а к исходу дня занять Ровно. 8-й стрелковый корпус (81-я и 44-я стрелковые дивизии, 36-я танковая бригада), занявший исходный рубеж в районе Острог — Славута, должен был к кон-, цу дня занять Дубно. 18 сентября обоим корпусам следовало быть в Луцке и двинуться в сторону Владимира-Волынского.

Армия комдива Советникова на своем участке перелила границу почти беспрепятственно. Лишь в районе Устья гарнизон стражницы № 11 попытался дать отпор 16-му стрелковому полку 87-й дивизии. Основная масса советских войск продвигалась на запад походным порядком.

К вечеру 17 сентября передовой отряд 45-й стрелковой дивизии занял Ровно, где разоружил мелкие польские части. Наступавшая севернее 87-я стрелковая дивизия 19 сентября в районе Костополя вступила в бой с противником силой до двух пехотных полков с артиллерией. В ходе стычки польский отрад был разбит и до 1500 солдат попали в плен, 25 орудий стали советскими трофеями. Соединения 15-го корпуса продолжали марш на запад, продвигаясь вслед за отходившими группами польских солдат и пограничников.

Наступавшая в первом эшелоне 8-го стрелкового корпуса 36-я танковая бригада (301 танк Т-26), «улыбаясь и размахивая шлемами» — это о них доносил начальник луцкого гарнизона, двинулась в сторону Дубно, но в первый день наступления танкисты старались не отрываться от стрелковых частей, испытывая трудности с подвозом горючего. В местечке Мирогоща две бронемашины под командованием старшего лейтенанта Аксенова остановили четыре 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 отправки эшелонов. К утру 18 сентября к Аксенову подошли пять танков, поляки сдались.

Между тем 36-я бригада заняла Дубно, где были разоружены тыловые части 18-й и 26-й польских пехотных дивизий. Всего в плен попало 6000 военнослужащих, трофеями советских войск стали 12 орудий, 70 пулеметов, 3000 винтовок, 50 автомашин и 6 эшелонов с вооружением. Как видно, в Дубно были сконцентрированы значительные польские силы, одних офицеров насчитывалось около 500 человек. Однако никто и не подумал сопротивляться. Командовавший дубненской боевой группой полковник Ян Скоробогатый-Якубовский, не дожидаясь «общей директивы», да и не имея возможности ее принять, сам дезорганизовал свое воинство, объявив: «Советские войска большими силами перешли границу Польши на всем протяжении. Подробностей нет. Я только что получил приказ, чтобы мы не оказывали абсолютно никакого сопротивления в случае встречи с отрадами Красной Армии, которая вступила в край, чтобы вместе с нами сражаться против немецкого нашествия… Есть слухи, что в нескольких приграничных пунктах имело место братание. Имею надежду, что это станет повсеместным явлением». Некоторые авторы предполагают, что полковник был просто советским агентом. Офицерский состав, не пожелавший брататься, на грузовиках выехал на юг и, преодолев 120 километров, к ночи добрался в Бережаны.

В 11 часов 18 сентября советские войска после небольшого боя заняли Рогачув, где было взято в плен 200 польских военнослужащих и захвачено четыре эшелона с вооружением и боеприпасами. К17 часам танковая бригада и разведывательный батальон 45-й стрелковой дивизии без боя вступили в Луцк. В этом районе польские тыловые части под руководством генерала Петра Скуратовича занимались созданием линии обороны по реке Стырь, естественно, фронтом на запад. 18 сентября генерал получил приказ распустить свою группу и прибыть в Станислав. В районе Луцка было разоружено и взято в плен до 9000 польских военнослужащих, захвачено 7000 винтовок, 40 пулеметов, 1 танк и 4 эшелона военного имущества. Угодил в плен и впоследствии был расстрелян генерал Скуратович.

Утром следующего дня 36-я танковая бригада двинулась к Торчину, из которого выступила на Владимир-Волынский и в 22.30, после небольшого боя в районе казарм школы хорунжих и 27, го артполка, вступила в город. 20 сентября командир бригады комбриг Богомолов вел переговоры с начальником польского гарнизона генералом Мечиславом Сморавиньским об условиях сдачи города. Договорились «честно» о том, что гарнизон может свободно покинуть Владимир-Волынский и уйти за Буг, но личное оружие будет оставлено только офицерам. Но едва польская колонна с генералом во главе начала движение в сторону Устилуга, как оказалась окружена танками, с которых сообщили, что «в связи с изменениями в международной обстановке» все поляки отныне являются военнопленными. Офицеров разоружили, колонна развернулась на 180 градусов и под конвоем замаршировала на Луцк. Останки генерала Сморавиньского найдут в Катыни.

60-я стрелковая дивизия к утру 19 сентября достигла Сарненского укрепленного района и приступила к его штурму. Советским частям, поддержанным танками, пришлось вести борьбу с долговременными огневыми точками на правом берегу реки Случь. Оборону на этом рубеже держали хорошо оснащенные подразделения полка КОР «Сарны» (батальоны «Сарны», «Рокитно», «Березно») под командованием подполковника Никодема Сулика. Им оказывал огневую поддержку занявший позицию в районе станции Немовичи бронепоезд № 51 «Первый маршал». После двухдневных боев советские войска прорвали укрепрайон и 21 сентября вошли в Сарны. Польские пограничники отступили в Полесье на соединение с группой генерала Рюкеманна, бронепоезд был отправлен в сторону Ковеля.

В ночь с 20 на 21 сентября разведывательный батальон 45-й стрелковой дивизии вступил в Ковель. Находившиеся в городе части польских войск, численностью около 2000 человек, организованного сопротивления не оказали и заблаговременно отступили на запад, стремясь перебраться на левый берег Буга. Разведбат их не преследовал «из-за отсутствия достаточных сил» и занялся отловом стрелявших с чердаков полицейских. Однако польская колонна, двигаясь по шоссе на Владимир-Волынский, не подозревала о том, что от Владимира на Ковель идут советские танки и пехота 8-го корпуса. Встреча состоялась в полдень у деревни Верба. Танкисты категорически отказались пропустить поляков за Буг и предложили капитулировать без затей. Разоруженная колонна под охраной побрела в Луцк.

По свидетельству очевидца: «Советы организовали в Луцке «полевой суд», лепивший обвинения «в подготовке в тылу Красной Армии нападения на Советский Союз». Под этот суд попали комендант города полковник Хаберлег, его заместитель, полицейские, чиновники, украинские националисты. На заседаниях первую скрипку играл некий Эттингер, студент права, сын местного зажиточного торговца, еще до войны занимавшийся коммунистической деятельностью. Теперь он являлся командиром «Рабочей Гвардии местечка Луцк» и исполнял роль «консультанта». Достаточно было утверждения Эттингера: «Это националистическая сволочь» — и уже без всяких расспросов проводивший заседание политрук делал не вызывавший сомнений знак ожидающим «стрелкам».