В июле стал теснить противника и Западный фронт. В Белоруссии польские войска быстро откатывались в варшавском направлении. Возникла угроза существованию независимого польского государства. 11 июля министр иностранных дел Англии Джордж Керзон направил Советской России ноту, где предлагал Красной армии не переходить восточную этническую границу Польши, известную как «линия Керзона» (она в основном совпадает с нынешними польско-украинской и польско-белорусской границами) Совнарком отклонил ноту, заявив, что военная необходимость может вынудить советские войска перейти означенную линию (это случилось в конце июля).

В большевистском руководстве разгорелась дискуссия, стоит ли наступать дальше. Глава военного ведомства Троцкий, лучше других представлявший истинное состояние Красной армии, предлагал остановиться на линии Керзона и заключить мир. В своих мемуарах он писал: «Были горячие надежды на восстание польских рабочих. У Ленина сложился твердый план: довести дело до конца, т. е. вступить в Варшаву, чтобы помочь польским рабочим массам опрокинуть правительство Пилсудского и захватить власть… Я застал в центре очень твердое настроение в пользу доведения войны „до конца“. Я решительно воспротивился этому. Поляки уже просили мира. Я считал, что мы достигли кульминационного пункта успехов, и если, не рассчитав сил, пройдем дальше, то можем пройти мимо уже одержанной победы — к поражению. После колоссального напряжения, которое позволило 4-й армии в пять недель пройти 650 километров, она могла двигаться вперед уже только силой инерции. Все висело на нервах, а это слишком тонкие нити. Одного крепкого толчка было достаточно, чтоб потрясти наш фронт и превратить совершенно неслыханный и беспримерный… наступательный порыв в катастрофическое отступление». Однако Ленин и почти все члены Политбюро отклонили предложение Троцкого о немедленном заключении мира. Западный фронт продолжал наступление на Варшаву, а Юго-Западный, возглавляемый Александром Егоровым, — на Львов.

Польская армия получила значительные военные поставки из Франции. Правительство немедленно провело аграрную реформу, объявив о перераспределении земли в пользу мелких землевладельцев (в России на такую меру не решились ни Колчак, ни Деникин). Вторжение Красной армии рассматривалось польской общественностью как попытка присоединить Польшу к Советской России, как покушение на только что обретенную независимость, о которой мечтали многие поколения поляков. 5 июля 1920 года Пилсудский издал приказ по армии: «Сражаясь за свободу, свою и чужую, мы ныне сражаемся не с русским народом, а с порядком, который, признав законом террор, уничтожил все свободы и довел свою страну до голода и разорения». В тот же день в воззвании польского Совета Государственной обороны утверждалось: «Не русский народ тот враг, который бросает все новые силы в бой, этот враг — большевизм, наложивший на русский народ иго новой, страшной тирании. Он хочет теперь и нашей земле навязать свою власть крови и мрака». В армию вступали десятки тысяч добровольцев, почти прекратилось уклонение от мобилизации.

Пилсудскому удалось быстро и скрытно снять основные силы с Юго-Западного фронта и, вместе с подошедшими подкреплениями, сосредоточить их против открытого левого фланга Тухачевского. Успеху замысла польского контрнаступления способствовало то, что руководство Юго-Западного фронта — командующий Егоров и член Реввоенсовета Сталин первоначально отказались выполнить директиву главкома Сергея Каменева, бывшего полковника, о передаче основных сил, включая Конную армию, в распоряжение Тухачевского для действий против Варшавы.

16 августа 1920 года ударная группировка поляков под личным руководством Пилсудского внезапно перешла в контрнаступление во фланг Западного фронта. Советские войска были разгромлены. Как писал позднее Пилсудский, «в бешеном галопе сражения еще недавно победоносные армии противника в панике бежали, раскалываясь одна за другой как орехи…». Тухачевский полностью потерял управление войсками, часть которых оказалась в польском плену, а 4-я армия, часть сил 15-й и кавалерийский корпус Г. Гая вынуждены были уйти в Восточную Пруссию, где их интернировали немцы. В польском плену оказалось более 120 тысяч красноармейцев, главным образом в ходе сражения под Варшавой, а более 40 тысяч человек находились в лагерях для интернированных в Восточной Пруссии.

Это было самое катастрофическое поражение Красной армии в Гражданскую войну. Сказалась усталость, многие красноармейцы старших возрастов, вынесшие еще Первую мировую, в обстановке военного поражения предпочитали сдаваться в плен, а не продолжать борьбу. Западный фронт как организованная сила перестал существовать.

Юго-Западный фронт с большими потерями отступил на восток, но сохранился как единое целое. Зато между Брестом и Москвой почти не осталось боеспособных частей Красной армии. Как свидетельствует Троцкий, в Политбюро сначала преобладало настроение в пользу «второй польской войны» — «Раз начали, надо кончать». Председателю Реввоенсовета удалось убедить Ленина и других в необходимости прекратить войну: «Что мы имеем на Западном фронте? — Морально разбитые кадры, в которые теперь влито сырое человеческое тесто. С такой армией воевать нельзя… С такой армией можно еще кое-как обороняться, отступая и готовя в тылу вторую армию, но бессмысленно думать, что такая армия может снова подняться в победоносное наступление по пути, усеянному ее собственными обломками».

12 октября в Риге были согласованы предварительные условия мира, а 18 октября прекращены боевые действия. Накануне польские войска без боя заняли Минск, но тут же оставили его, отойдя на запад к согласованной линии границы. К тому времени выяснилось, что правительство Петлюры не в состоянии мобилизовать на Украине значительные силы, и Пилсудский отказался от идеи федерации, предпочтя включить западные области Украины и Белоруссии, а также литовскую столицу Вильно (Вильнюс) в состав Польши. С включением же Минска — политического и культурного центра Белоруссии, трудно было бы избежать предоставления автономии национальным меньшинствам, о чем польские политики не желали даже слышать. На оставляемой войсками Пилсудского территории самостоятельную войну с Советами пробовали вести украинская армия Петлюры и Народно-добровольческая армия Б. Савинкова и генерала С. Булак-Булаховича, выступавшей под эсеровскими лозунгами. В ноябре 1920 года они были разбиты и ушли в Польшу.

Еще в августе 1920 года возникла легенда, будто если бы не было промедления в несколько дней при передаче 1-й Конной армии Западному фронту, исход сражения за Варшаву мог бы быть совсем иным. Но эта версия рассыпается, если принять во внимание расчет времени и сил и средств сторон. Вот что уже после окончания войны писал бывший командующий Юго-Западным фронтом Егоров по поводу передачи 1-й Конной армии Западному фронту: «От района местонахождения 1-й конной армии 10 августа (район Радзивилов — Топоров) до района сосредоточения польской ударной 4-й армии (на р. Вепш — на линии Коцк — Ивангород) по воздушной линии около 240–250 км. Даже при условии движения без боев просто походным порядком 1-я Конная армия могла пройти это расстояние, учитывая утомленность ее предшествующими боями, в лучшем случае не меньше, чем в 8–9 дней (3 перехода по 40–45 км, дневка и т д.), т. е. могла выйти на линию р. Вепш лишь к 19–20 августа, и то этот расчет грешит преувеличением для данного частного случая. При этом в него необходимо внести еще и поправку за счет сопротивления противника. Возьмем за основание ту среднюю скорость движения, которую показала именно в такой обстановке конная армия в 20-х числах августа при своем движении от Львова на Замостье, т. е. 100 км за 4 дня. Исходя из этих цифр, надо думать, что раньше 21–23 августа конная армия линии р. Вепш достигнуть никогда не сумела бы. Совершенно очевидно, что она безнадежно запаздывала и даже тылу польской ударной группы угрозой быть никак не могла. Это не значит, конечно, что сведения о движении 1-й Конной армии 11 августа на Сокаль — Замостье не повлияли бы на мероприятия польского командования. Но очень трудно допустить, чтобы одним из этих мероприятий оказалась бы отмена наступления 4-й армии. По пути своего движения 1-я Конная армия встречала бы, помимо польской конницы, 3 дивизию легионеров на линии Замостья; у Люблина — отличную во всех отношениях 1-ю дивизию легионеров, следовавшую к месту сосредоточения у Седлице по железной дороге. Польское командование могло без труда переадресовать и бросить на Буденного 18-ю пехотную дивизию, также перевозившуюся в эти дни по железной дороге из-под Львова через Люблин к Варшаве… Не забудем, что к вечеру 16-го противник мог сосредоточить в Ивангороде в резерве всю 2-ю дивизию легионеров. Кроме того, надо же учесть и прочие части 3-й польской армии, обеспечивавшей сосредоточение 4-й армии юго-восточнее Люблина. В Красноставе к 15 августа сосредоточивалась 6-я украинская дивизия, у Холма — 7-я. Короче говоря, очень трудно, почти совершенно невозможно допустить, чтобы польское командование, игнорируя расчет времени, пространства и свои возможности, панически отказалось от развития контрудара, решавшего, как последняя ставка, судьбу Варшавы, только под влиянием слухов о движении Конной армии в северо-западном направлении. Надо думать, что не пострадала бы особенно даже сама сила контрудара, ибо его начали бы непосредственно три дивизии (14-я, 16-я и 21-я) вместо четырех, как было на самом деле (если отбросить 1-ю дивизию легионеров). Это ничего существенно не изменило бы, поскольку дивизии польской ударной группы, как писал Пилсудский, с началом наступления „двигались почти без соприкосновения с противником, так как незначительные стычки в том или ином месте с какими-то небольшими группами, которые при малейшем столкновении с нами рассыпались и убегали, нельзя было называть сопротивлением“».