В этих условиях 17 августа командование Западным фронтом отдало приказ о перегруппировке войск к востоку (слово «отступление» так и не было произнесено), что фактически означало начало отступления советских войск с целью выхода из-под удара. Правда, еще 18 августа главком надеялся на взятие Варшавы и создание у Брест-Литовска тыловой группы из 48-й и 55-й стрелковых дивизий. Однако расстройство тыла и особенно железнодорожного сообщения сводили все эти надежды на нет. Фронту требовалось всего 67 паровозов, но их не было. Отход советских войск от Варшавы проходил в постоянно ухудшающейся для них обстановке. Уже 22 августа части 15-й армии отошли к Ломже, но атаки противника вынудили советские войска отходить на северо-восток к Граево и Августову. В самом тяжелом положении оказались войска 4-й армии, наиболее далеко продвинувшейся на запад. 22 августа 4-я армия все еще находилась в районе Млавы, где прорвалась через фронт 18-й пехотной дивизии противника. Тем временем 22 августа 8-я польская дивизия заняла Остроленку, а 23 августа 1-я, 21-я пехотные дивизии и 4-я кавбригада выбили советские войска из Белостока. В этих условиях 4-й советской армии удалось к 25 августа пробиться до Кольно, где 15-я и 8-я польские дивизии окончательно преградили им путь на восток. Исчерпав возможность сопротивления, 18-я, 53-я, 12-я стрелковые дивизии 4-й армии и основные силы 33-й и 4-я стрелковые дивизии 15-й армии 25 августа перешли германскую границу и были интернированы. Части 3-го кавкорпуса до 26 августа старались пробиться на восток, но, исчерпав боеприпасы, тоже отошли в Восточную Пруссию. Польские войска в боях за Варшаву потеряли 4,5 тыс. человек убитыми, 10 тыс. пропавшими без вести и 22 тыс. ранеными, взяв в плен более 60 тыс. красно-. армейцев. Польское командование сразу же по освобождении северо-восточных районов страны приступило к расследованию деятельности лиц, сотрудничавших с Красной армией: для их наказания широко применялись военно-полевые суды, заключение в крепость и в концентрационные лагеря.

В изменившейся обстановке 17 августа в Минске начались советско-польские переговоры. Сразу же выяснилось, что польская делегация была уполномочена вести переговоры лишь с РСФСР, тогда как с советской стороны действовала единая российско-украинская делегация. Решение этого процедурного вопроса затянулось. Первоначально стороны спорили о принципах и правах на территории, находящиеся между Польшей и Россией, выжидая развития событий на фронте. Советская сторона настаивала на границе по линии Керзона, а польская — на линии упомянутой в советском заявлении от 28 января 1920 г. Тем временем 19 августа советская сторона выставила польской делегации свои условия мирного соглашения. РСФСР и УССР подтверждали независимость Польши, а в качестве границы предлагали «линию Керзона» с некоторыми отступлениями в пользу Польши в районе Белостока и Холма. От Варшавы требовалось в течение месяца сократить армию до 50 тыс. человек, создать рабочую милицию, передать излишнее вооружение Красной армии и прекратить его производство. Польше запрещалось пропускать через свою территорию враждебные РСФСР силы и получать военную помощь из-за рубежа. Прекратить боевые действия предлагалось через 72 часа после подписания перемирия. За это время войска сторон должны были быть отведены на «линию Керзона»: Красная армия размещалась на этой линии, а польские войска — в 50 км к западу от нее.