Командование украинской армии тоже решило сражаться против большевиков. Оно надеялось на массовую поддержку украинского населения, особенно сельского.
Таким образом, пункт договора о перемирии о выдворении с территории Польши антибольшевистских сил формально выполнялся. Но фактически акция проводилась при содействии Польши.
В начале сентября 1920 года армия УНР состояла из пяти дивизий пехоты неполного состава, одной кавалерийской дивизии и еще одной пехотной дивизии, входившей в состав 3-й польской армии. Всего в армии УНР насчитывалось свыше 21 тысячи солдат и офицеров, из них 10 тысяч во фронтовых частях.
Не все солдаты армии УНР поддерживали военный союз Петлюры с Польшей. Так, в середине августа 1920 года, когда Красная Армия вела наступление в Галиции, около 1700 солдат 5-й Херсонской дивизии, в большинстве жители Восточной Галиции, оставили фронти ушли на территорию Закарпатской Руси, в Чехословакию250.
В середине октября определилась и позиция руководства УНР. Власти РСФСР отвергли его предложение о двусторонних переговорах: они не признавали петлюровский режим. Петлюра, выбирая между интернированием украинской армии в Польше и борьбой с большевиками, предпочел последний вариант. Чтобы укрепить позиции украинской стороны, он 18 ноября 1920 года заключил соглашение о военном союзе с командованием 3-й российской армии генерала Перемыкина. А вот военный союз Польши с Украиной, ввиду подписания договора о перемирии с РСФСР, польская сторона денонсировала.
В середине сентября 1920 года украинские и российские войска перешли из Западной Украины на ту часть территории УССР, где временно еще находились польские войска. Пилсудский направил бывшим союзникам прощальное письмо с благодарностью, а командование 6-й польской армии выслало в штаб УНА делегацию, поблагодарившую украинское главное командование за совместную борьбу с противником. Вывод польских войск с территории УССР начался 8 ноября. Сразу же украинские и российские войска, занявшие бывшие польские позиции, вступили здесь в боевой контакт с частями советского Юго-Западного фронта.
Армия Петлюры начала наступление. В первые дни наступление велось в районе Могилева-Подольского в полосе шириной 30 км. В последующие дни оно продолжилось и на других участках фронта.
Частям УНА удалось занять Литин, продвинуться к Бердичеву и Виннице, выйти на линию Бар — Ялтушков — Замехов — Рудкови-цы. Была занята большая часть Подолии. Однако войска УНА, вопреки ожиданиям командования, не получили серьезной поддержки от населения, уставшего от длительной и разрушительной войны.
Очередную наступательную операцию командование УНА планировало на 11 ноября. Но войска Юго-Западного фронта (прежде всего 14-й армии) нанесли упреждающий удар днем раньше, а 14 ноября перешли в общее наступление. В этот день они выступили с линии Винница — Лысогорка — Бар — Замехов — Рудковицы251.
Несмотря на контратаки частей УНА в районах Жмеринки и Бара, «красные» 16 ноября заняли Каменец-Подольский, и 18 ноября вышли на линию Летичев — Деражня — Каменец-Подольский. Украинские войска 21 ноября ушли за реку Збруч у Волочиска и Тар-норуды. Таким образом, вся эта кампания заняла две недели.
Границу перешли 17 тысяч украинских солдат и офицеров, 3 тысячи кубанских казаков есаула Яковлева, а также 8,5 тысяч солдат и офицеров 3-й армии генерала Перемыкина. Петлюра находился в Тарнове с частью правительственных учреждений. Части УНА были интернированы в нескольких польских лагерях. 20 ноября указом Петлюры была распущена Директория. С этого времени правительство УНР стало эмигрантским, то есть — символическим. Интернированные украинские солдаты после освобождения из лагерей весной 1921 года частью остались в Польше, частью вернулись в УССР.
Симон Петлюра некоторое время жил в Польше под чужим именем. В 1924 году он переехал в Австрию, затем в Венгрию, оттуда в Швейцарию и, наконец, вместе с семьей поселился в Париже. Там он возглавил правительство УНР в эмиграции, занимался общественной деятельностью, издавал журнал «Тризуб» (Трезубец).
Днем 25 июня 1926 года, неподалеку от дома, где он снимал квартиру, Петлюра был убит пятью выстрелами из револьвера почти в упор. Убийца сдался полиции. Им оказался некий Самуэль Шварцбарт, еврей, бывший боец 1-й Конной армии Буденного.
На суде убийца утверждал, что он как анархист разошелся во взглядах с большевиками, и поэтому эмигрировал во Францию. А Петлюру убил в отместку за «организованные им в 1919 году еврейские погромы» в Украине. Напрасно прокурор доказывал, ссылаясь на документы, что Шварцбарт — агент ГПУ, и что Петлюра всячески боролся с погромщиками. На присяжных заседателей давило пресловутое «общественное мнение». Они оправдали убийцу.