W nocy z 16 na 17 września 1939 roku o godz. 3 do Ludowego Komisariatu Spraw Zagranicznych ZSRS w Moskwie został wezwany ambasador polski Wacław Grzybowski, który usłyszał, że wobec rozpadu państwa polskiego Związek Sowiecki pragnie ochronić życie i mienie ludności Zachodniej Ukrainy i Białorusi oraz uwolnić lud polski od wojny. Tym samym Związek Sowiecki wprowadzał w życie ustalenia wynikające z tajnego protokołu do paktu Ribbentrop-Mołotow z 23 sierpnia 1939 roku.
17 września 1939 roku Armia Czerwona bez wypowiedzenia wojny wkroczyła na teren II Rzeczpospolitej. Napaść na Polskę była częścią tajnego paktu Ribbentrop-Mołotow, który zawarły Niemcy i Rosja. Związek Sowiecki uznał, że wszelkie układy zawarte uprzednio z Polską (w tym traktat ryski z 1921 roku i pakt o nieagresji z 1932 roku) nie obowiązują, Polska bowiem przestała istnieć. W chwili, gdy komisarz ludowy spraw zagranicznych Potiomkin odczytywał ambasadorowi Grzybowskiemu treść noty dyplomatycznej, Armia Czerwona rozpoczęła już zbrojną napaść na całej długości wschodniej granicy II RP.
W wielu punktach wzdłuż granicy oraz w głębi polskiego terytorium, m.in. pod Kowlem, Sarnami, Baranowiczami, Dubnem, Oranami i Tarnopolem agresorowi opór stawiały jednostki Korpusu Ochrony Pogranicza (m.in. Pułku „Sarny”, Zgrupowania „Małyńsk”, batalionów: „Kleck”, „Ludwikowi”, „Sienkiewicze”, „Dawigródek”) i Wojska Polskiego. Samodzielna Grupa Operacyjna „Polesie” gen. Franciszka Kleeberga 29–30 września stoczyła zwycięskie walki z oddziałami sowieckimi pod Jabłonią i Milanowem. Improwizowana grupa dowodzona przez gen. Wilhelma Orlika-Rückemanna pod Szackiem 28 i 29 września walczyła z 52. Dywizją Strzelecką. Była to największa bitwa z Sowietami w kampanii wrześniowej. 1 października 1939 roku pod Wytycznem wspomniane oddziały polskie stoczyły również walkę z sowiecką 45. Dywizją Strzelecką. Wobec przewagi wroga, a przy tym wyczerpania wojsk polskich, gen. Orlik-Rückemann zadecydował o zaprzestaniu walki i wydał rozkaz rozproszenia swoich oddziałów.
Do rangi symbolu urosła także obrona Grodna (20–21 września). W dniach 18–19 września broniło się Wilno. Pod Lwów pierwsze jednostki sowieckie dotarły w nocy z 18 na 19 września. 21 września 1939 r. dowództwo obrony Lwowa rozpoczęło pertraktacje z Sowietami i dzień później, 22 września, podpisano protokół o przekazaniu miasta Armii Czerwonej. Mimo zagwarantowania w tym dokumencie nietykalności oficerom polskim opuszczającym miasto Sowieci aresztowali ich, a następnie wysłali w głąb Rosji. Trafili oni głównie do obozu w Starobielsku i zostali zamordowani w Katyniu, Charkowie i Kalininie (Zbrodnia Katyńska).
22 września w Brześciu, który został przekazany Armii Czerwonej przez Wehrmacht, odbyła się wspólna defilada oddziałów pancernych niemieckich i sowieckich. Traktat o granicach i przyjaźni, zwany też drugim paktem Ribbentrop-Mołotow, ZSRS i Rzesza Niemiecka podpisały 28 września 1939 roku. Sowieci i nazistowskie Niemcy tym razem oficjalnie przypieczętowali podział Polski oraz rozdzielili strefy wpływów w krajach bałtyckich.
W ślad za oddziałami Armii Czerwonej na tereny polskie wkraczały oddziały specjalne NKWD. Zaczęły się masowe aresztowania i egzekucje elit lokalnych zgodnie z przygotowanymi uprzednio listami proskrypcyjnymi, represje wobec setek tysięcy obywateli Rzeczypospolitej (w czasie II wojny światowej wywieziono do ZSRS ponad 320 000 obywateli polskich), którzy wywożeni byli w nieludzkich warunkach na Syberię, czy do Kazachstanu, a tam przymuszani do niewolniczej pracy. Zaczęła się grabież polskiego majątku narodowego i dóbr prywatnych. Te sowieckie zbrodnie rozpoczęły szereg aktów przemocy, składających się na tragedię Golgoty Wschodu – jak stwierdzano w Uchwale Sejmu RP z 23 września 2009 r.
Kulminacyjnym momentem polityki Sowietów była śmierć 22 tys. oficerów, policjantów, naukowców, duchownych, prawników, lekarzy, nauczycieli i działaczy społecznych, rozstrzelanych przez NKWD strzałem w tył głowy na mocy decyzji najwyższych władz ZSRS z 5 marca 1940 roku.