19 июля член РВС Западного фронта И. Смигла сообщил в РВС республики о том, что левый фланг польских армий разбит полностью. 20 июля главком РККА С. Каменев решил продолжать наступление, не ограничиваясь границей ноты Керзона. Главком (находясь в Минске в штабе Западного фронта) подписал директиву — занять Варшаву не позднее 12 августа. В центр из Минска была отослана телеграмма: «Не исключена возможность закончить задачу в трехнедельный срок». Но приказ о непосредственном начале Варшавской операции был издан только 10 августа.
Отказ советской стороны от условий ноты Керзона был вызван общим подъемом, связанным с победами Красной Армии, с неверным расчетом на слабость польской армии и на шаткость режима Пилсудского. Пленум ЦК РКП(б) решил отклонить ноту, но в то же время идти на переговоры о мире с Польшей без посредников. 22 июля Польша сама предложила немедленное перемирие, но это только ускорило продвижение Красной Армии на Варшаву. Второй Конгресс Коминтерна из Москвы обратился к трудящимся Европы с призывом поддержать войну Советской России против Польши.
14 июля 1920 года армия УНР отходит за Збруч, в уже «польскую» Галичину. С 14 по 26 июля армия УНР удерживает позиции между Днестром и Гусятином, а с 27 июля остатки армии УНР отходят на линию реки Сирет. Ставка и часть правительства УНР «окопалась» сначала в селе Окопы, далее — в селе Скала, а вскоре еще западнее, избрав обороной берега реки Стрипа от Днестра до городка Бучач. Не только длительное отступление и неудачи на польском фронте деморализовали армию Петлюры. Большой проблемой стало полное отсутствие армейских поставок, которые должны были осуществляться польским командованием. В июле 1920 года возникла реальная опасность полного разгрома армии УНР, прижатой к берегу Днестра. Единственным выходом для нее оставалось отступление на юг, за Днестр, под защиту крутых правых берегов реки. Спасаясь от ударов красной конницы, части УНР (около 8 тысяч бойцов) отходят за Днестр, на По-кутье — в «нестратегический», третьестепенный район обороны — от границы с Румынией до развалин средневекового города Галич. Петлюровский фронт прикрывал только городок Коломыю и восточные походы к Станиславу, всего 60–70 километров тыла. Этот «глухой угол» Прикарпатья красноармейских стратегов вряд ли интересовал в момент, когда замаячили перспективы мировой революции.
22 июля направление главного удара красных на украинском театре военных действий перемещается с Волыни в Галичину. 1-ю Конную, части 12-й и 14-й армий разворачивают на юго-запад на Львов (всего 56 тысяч сабель и штыков) против 3-й и 6-й польских армий (около 50 тысяч штыков и сабель). В виде вспомогательного удара 7-я и 44-я дивизии 12-й армии начали наступление в Полесье, взяв к 4 августа важнейший железнодорожный узел — Ковель. С юга, наступая из района Проскурова, операцию поддерживали 41-я и 60-я советские дивизии. 26 июля был взят Тернополь, и фронт временно стабилизировался по реке Серет.
23 июля 1920 года главкомом Красной Армии было приказано 1-й Конной не позднее 29 июля захватить Львов, а 14-й армии — захватить Львовщину. Однако командующий Западным фронтом Тухачевский требовал перехода основных сил-красных под Замостье, для нанесения главного удара по Варшаве. К этому времени назрел острый конфликт между главкомом, который ориентировался на мнение Сталина, и Тухачевским, ставленником Троцкого.
Идея наступления всеми силами на Варшаву уступила место идее двух ударов — на Варшаву и на Львов. Части Юго-Западного фронта с Брестского направления переориентировались на Львовское. Тогда большевикам казался важным в политическом плане захват Львова, в котором планировалось разместить будущую столицу Советской Галичины. Юго-Западному фронту ставилась задача — к 4 августа выйти в район Ковель — Владимир-Волынский — Львов, разгромить 6-ю армию противника. Главком посчитал, что Западный фронт силами только трех армий (3, 4, 15-й — в составе 82 тысяч штыков и сабель) может самостоятельно захватить Варшаву. Только после взятия Львова 1-й Конной предстояло ударить в тыл варшавской группировки противника. Создание двух направлений наступления — на Львов и на Варшаву привело к нарушению связи Западного и Юго-Западного фронтов, их ударные силы стали действовать в расходящихся направлениях. Усилением Львовского направления красные стратеги стремились предупредить опасность вступления в войну (на стороне Польши) Румынии.
На Западном фронте к 1 августа 1920 года красные заняли Брест, Ломжу и угрожали Варшаве. Это привело к упразднению польского Юго-Восточного фронта и отводу частей 2-й и 3-й армий на запад. В Украине остались только части польского Южного фронта в составе 6-й армии (командир — генерал В. Ивашкевич) и части армии УНР. Прорыв армии Буденного к Львову и быстрое отступление поляков обнажили северный фланг армии УНР.
С конца июля 1920 года Красная Армия силами 1-й Конной и 14-й армий начала наступление на Львов. Главный удар наносила 1-я Конная и стрелковые дивизии 24, 45 и 47-я, имея задачу за 6 дней овладеть Львовом. Преодолев сильное сопротивление противника, 1-я Конная ударила на Броды и, прорвав три линии обороны поляков, захватила Буек. Но вскоре наступление захлебнулось, и 1-я Конная была остановлена на реке Западный Буг. Поляки решили окружить Конную армию у Брод. 2-я польская армия создала Северную ударную группу (1-я, 6-я дивизии, 2-я кавдивизия, 1-я кавбригада), а 6-я польская армия Южную ударную группу (18-я дивизия, 10-я бригада), которые 29 июля ударили по позициям красных, прорвав фронт у Берестечка и Брод. К 3 августа 1920 года поляки замкнули окружение. Красными был оставлен Радзивилов, Броды, Буек, и 1-я Конная армия, измотанная в боях, была вынуждена перейти к обороне (с 3 по 13 августа). Фланговые армии, прикрывавшие продвижение 1-й Конной, слишком медленно продвигались на запад. 12-я армия с трудом прорывалась на Холм, 14-я армия завязла в боях на рубеже реки Стрип.
4 и 6 августа 1920 года английский премьер Ллойд Джордж потребовал от Советского правительства немедленно прекратить наступление Красной Армии в Польше, угрожая военными действиями и блокадой Советских республик. Но Троцкий заверил Ленина, что к 16–17 августа РККА займет Варшаву, а армии стран Антанты не посмеют вмешаться в конфликт, чреватый мировой революцией. 14 августа Троцкий издал приказ № 233 «На Варшаву!», который опоздал из-за начавшегося польского наступления.
Принимая во внимание неудачи при штурме Львова, главком советских войск 11 августа 1920 года приказал 1-й Конной армии прекратить штурм Львова и двигаться к Замостью, на соединение с главными силами фронтов. Но телеграмму расшифровали уже после начала нового наступления на Львов. В то же время РВС Юго-Западного фронта, не принимая во внимание указаний главкома, приказал 1-й Конной штурмовать Львов и оставаться в составе фронта.
С 12 августа 1-я Конная начала второй поход на Львов, также неудачный. Но 13 августа главком издает директиву о передаче 12-й и 1-й Конной армий Западному фронту, предполагая переброску этих армий на западную Волынь, на центральный участок фронта. Но приказ был расшифрован только 14 августа и на два дня безнадежно опоздал. На повторный приказ Буденный ответил только 17 августа, заявив, что Конная армия из боя под Львовом выйти уже не может. Во время решительных боев 1-я Конная не помогла частям, терпящим крах в Варшавской операции, и до 19 августа 1920 года вела изнурительные бои за Львов. 1-й Конной удалось вновь занять Броды и Буек, но у Львова, встретив сильное сопротивление польских сил, Конная армия вынуждена была остановиться.
, 17 августа штурм Львова частями 4, 6, 11-й конных дивизий принес очередную неудачу. С 20 августа Буденный начал отвод своих частей с фронта, но оказать помощь соседям 1-я Конная уже не могла, так как к этому времени красный фронт пал.
Некоторые части 1-й Конной армии успели повернуть на северо-запад, на Варшаву, но на пути их встала крепость Замостье, которую буденновцы так и не смогли взять. Эту крепость неделю обороняла 6-я украинская дивизия УНР и один польский полк…
В то же время, развивая наступление на львовский плацдарм, красная конница (8-я кавдивизия) переправилась западнее Станислава через Днестр и ударила по станции Стрый, стремясь полностью отрезать польско-украинские части, которые находились в Прикарпатье, от основных польских войск. Захват красными Стрыя (19 августа 1920 г.) привел к панике в частях УНР. Галичане из Херсонской дивизии УНР, тайно покинув фронт, ушли карпатскими перевалами в Чехословакию. Армия УНР находилась награни развала и сократилась до 5–6 тысяч бойцов.