O trzeciej nad ranem 17 września, polski ambasador Wacław Grzybowski odmawia przyjęcia sowieckiej noty, oto jej treść:
"Wojna polsko-niemiecka ujawniła wewnętrzne bankructwo państwa polskiego. W ciągu dziesięciu dni operacji wojennych Polska utraciła wszystkie swoje regiony przemysłowe i ośrodki kulturalne. Warszawa przestała istnieć jako stolica Polski. Rząd polski rozpadł się i nie przejawia żadnych oznak życia. Oznacza to, iż państwo polskie i jego rząd faktycznie przestały istnieć. Wskutek tego traktaty zawarte między ZSRR a Polską utraciły swą moc. Pozostawiona sobie samej i pozbawiona kierownictwa, Polska stała się wygodnym polem działania dla wszelkich poczynań i prób zaskoczenia, mogących zagrozić ZSRR. Dlatego też rząd sowiecki, który zachowywał dotąd neutralność, nie może pozostać dłużej neutralnym w obliczu tych faktów.
Rząd sowiecki nie może również pozostać obojętnym w chwili, gdy bracia tej samej krwi, Ukraińcy i Białorusini, zamieszkujący na terytorium Polski i pozostawieni swemu losowi, znajdują się bez żadnej obrony.
Biorąc pod uwagę tę sytuację, rząd sowiecki wydał rozkazy naczelnemu dowództwu Armii Czerwonej, aby jej oddziały przekroczyły granicę i wzięły pod obronę życie i mienie ludności zachodniej Ukrainy i zachodniej Białorusi.
Rząd sowiecki zamierza jednocześnie podjąć wszelkie wysiłki, aby uwolnić lud polski od nieszczęsnej wojny, w którą wpędzili go nierozsądni przywódcy, i dać mu możliwość egzystencji w warunkach pokojowych.
Podpisano: komisarz ludowy spraw zagranicznych
/-/
WIACZESŁAW MOŁOTOW"
Około czwartej nad ranem w niedzielę, o brzasku, pierwszy z około 500 000 żołnierzy radzieckich wraz z 4000 czołgami i 5500 działami przekroczył polską granicę; w napaści uczestniczyło również 2000 samolotów. Wojsko polskie, które pod naporem Wermachtu cofało się na wschód, zostało pozbawione jakiejkolwiek nadziei.
Stalin zwlekał z atakiem. Na Dalekim Wschodzie do 16 września trwały walki z Japonią. Nie chciał prowadzić walki na dwóch frontach. Do 12 września czekał na decyzję polskich sojuszników. Przez kilka dni kierownictwo Wehrmachtu zaś czekało na obiecaną interwencję Armii Czerwonej, Ribbentrop 15 września wysłał telegram ponaglający do Mołotowa. Chociaż podbój Polski postępował znacznie szybciej niż planowano, szef sztabu Franz Halder obawiał się, że Stalin sceduje na Wehrmacht cały wysiłek wojenny. Zaczęły pojawiać się problemy w zaopatrzeniu w amunicję i paliwo. Ówczesne czołgi bez remontu mogły przejechać ok. 400 km.
13/14. września 1939 r. rozpuszczano pogłoski o zbliżającym się zawieszeniu broni między Polską a Niemcami. Szantażowano Stalina, że zamknie się okno czasowe, w którym będzie mógł zgarnąć łupy, nagrodę za porozumienie z 23 sierpnia.
