В то время как Юго-Западный фронт прорывался к Люблину, его северный сосед пытался взломать оборону противника на варшавском направлении. Однако Западный фронт не преуспел на этом поприще. Взломать немецкую оборону на рубеже Буга севернее Бреста 4-й армии не удалось. Несколько захваченных плацдармов остались изолированными островками, пробиться с которых дальше на Запад не удалось. Гораздо успешнее для Красной армии развивались события на правом фланге Западного фронта. Совместными усилиями 3-й армии Западного фронта и 11-й армии Северо-Западного фронта удалось срезать сувалкский выступ. Окружения крупных сил немцев не произошло, они своевременно оттянули свои войска из выступа. Однако на общем фоне невыполнения планов первой операции это было несомненным успехом.

Благодаря удаче под Сувалками генерал Павлов не был даже отстранен от командования фронтом. Один из триумфаторов Сувалок — командир 11-го мехкорпуса Д. К. Мостовенко — был назначен командующим конно-механизированной группой из 6-го механизированного и 6-го кавалерийского корпусов. Командующий 4-й армией Коробков был также отстранен от командования, и его место занял еще один герой сражения за Сувалки — ранее командовавший 3-й армией генерал Кузнецов. В целом, несмотря на скромные результаты наступления, Западный фронт оказался в более выгодном положении. Масштабных маневренных боев в его полосе не было. Поэтому после немецких контрударов сотни танков Западного фронта не остались навечно стоять в полях и на обочинах дорог Генерал-губернаторства. Срезание сувалкского выступа стоило больших потерь, но подбитые танки в итоге остались на контролируемой советскими войсками территории. Большинство подбитых машин, особенно новых типов, было благополучно эвакуировано с поля боя. Исключение составляли только выгоравшие дотла бэтэшки. В ходе оперативной паузы Павловым были предприняты титанические усилия по восстановлению подбитых машин и по обучению экипажей правильному вождению и тактическому применению Т-34 и КВ. Через три недели его конно-механизированная группа практически полностью восстановила силы.

Однако восстановление сил и подготовка к новым боям происходили и по другую сторону фронта. Германское командование решило в несколько измененном виде повторить «Барбароссу». Однако, ввиду неудач на юге, от наступления на Украине было решено отказаться. Группа армий «Юг» перешла к жесткой обороне. В полосе Северо-Западного фронта были сосредоточены две танковые группы — 3-я и 4-я. 2-я танковая группа Гудериана была усилена XXXXVIII моторизованным корпусом из 1-й танковой группы Клейста и сосредоточилась к востоку от Варшавы. Немецкие подбитые танки остались на контролируемой Вермахтом территории, и их восстановление шло достаточно быстро.

Перегруппировка коснулась также воздушных сил. Из 4-го воздушного флота во 2-й воздушный были переданы авиасоединения, действовавшие в полосе Юго-Западного фронта. Теперь почти 1500 немецких самолетов было собраны против Западного фронта. Одновременно немцами была реанимирована идея удара по аэродромам, заложенная в «Барбароссу». Данные высотных разведчиков «команды Ровеля» были существенно уточнены и дополнены в ходе Приграничного сражения. Система базирования авиации Западного фронта была в целом вскрыта. Скрытности первого удара способствовало выдвижение аэродромов вперед, ближе к границе. Это было сделано командующим ВВС ЗФ Копцом на основе опыта Испании. В Приграничном сражении аэродромы Западного фронта авиаударам практически не подвергались. Главные силы Люфтваффе были задействованы против Юго-Западного фронта и советских войск на поле боя.

Как ни странно, но советскому командованию показали уголок нового плана. В атаках против плацдармов на Буге были задействованы пикировщики и танки с белыми буквами «G» на броне. Удар по плацдарму севернее Бреста был сильным и неожиданным. Быстрый прорыв немецких танков к переправам вслед за шквалом бомб «Штук» заставил спешно эвакуировать плацдарм. Однако до отхода советские части успели не только зафиксировать характерные опознавательные знаки танков противника, но и солдатские книжки вражеских танкистов и пехотинцев. Это подтвердило принадлежность введенных в бой частей к тем же дивизиям, что фиксировались ранее в полосе Юго-Западного фронта. Павлов доказывал, что появление танковых соединений, ранее действовавших против соседнего фронта, однозначно свидетельствует в пользу версии о смене планов противника. Однако Ставка ВГК продолжала считать, что Украина станет главной целью следующего наступления противника. Поэтому усиливались в первую очередь потрепанные дивизии фронта Тимошенко. Выпады против плацдармов на Западном фронте были сочтены отвлекающим маневром.

На аэродромы в белостокском выступе обрушился конвейер ударов немецкой авиации. ВВС Западного фронта оказались не готовы к такому развитию событий. ПВО аэродромов была слабой, самолеты располагались скученно. Все это привело к большим потерям на аэродромах. Люфтваффе в Белоруссии завоевали если не господство, то ощутимое преимущество в воздухе. Мощные удары по войскам Северо-Западного фронта также стали неприятной неожиданностью. Две танковые группы сравнительно быстро пробились через оборону 8-й и 11-й армий и устремились к Западной Двине и Минску. В районе Бреста на укрепления линии Молотова обрушились авиация и тяжелая артиллерия. Буг был преодолен танками подводного хода. Под шквалом ударов оборона потрепанной неудачными наступательными боями 4-й армии дрогнула. Тем не менее командарм Кузнецов твердо держал управление войсками в своих руках.

Командующий фронтом Д. Г. Павлов, помня об атаках на плацдармы в районе Бреста, развернул на это направление конно-механизированную группу Мостовенко. Она достаточно успешно сдерживала наступление 2-й танковой группы вдоль шоссе Брест — Минск. Однако глубокий обход войск Западного фронта с севера и уверенное продвижение танков противника к Минску вынуждали думать об отходе. Павлов несколько раз настойчиво требовал разрешить его войскам отход на старую советско-польскую границу. Москва такой отход не разрешала, приказывая держаться любой ценой.

Но не следует думать, что Ставка полностью игнорировала угрозу Белоруссии. С Украины началась перевозка находившихся в резерве армий. Однако промедление с приказом на отход вскоре привело к трагедии. Не добившись успеха в продвижении вдоль Минского шоссе, Гудериан развернул один из своих корпусов от Слонима на север, в междуречье рек Щара и Зельвянка в направлении на Лиду. Это быстро привело к перехвату коммуникаций советских частей, находившихся в белостокском выступе. Павлов немедленно дал приказ на отход. Войскам 13-й и 10-й армий пришлось пробиваться на восток вдоль Немана. Отходящие колонны подвергались непрерывным ударам с воздуха. Отходящие части понесли тяжелые потери, обочины дорог были густо усеяны брошенной и сожженной техникой.

Стремительное развитие событий в Белоруссии заставило Ставку вместо приказов «немедленно восстановить положение» отдать приказ на отвод войск к старой границе. Отошедшие из Белостока остатки 13-й и 10-й армий заняли позиции на Минском УРе. 4-я армия отошла через Барановичи к Слуцкому УРу. Ее отход успешно прикрывала конно-механизированная группа Мостовенко. Армии Западного фронта были усилены за счет переброшенных с Юго-Западного фронта соединений. Немецкие танковые дивизии понесли чувствительные потери. На фронте вновь наступила пауза. Ставкой ВГК были отданы первые приказы на формирование новых соединений вразрез с довоенным мобилизационным планом.