3 сентября Великобритания, Франция, Австралия и Новая Зеландия объявляют войну Германии. В течение нескольких дней к ним присоединяются Канада, Ньюфаундленд, Южно-Африканский Союз и Непал. Вторая мировая война началась.

Однако на Западном фронте союзные англо-французские войска не предпринимают никаких активных действий (см. Странная война). Только на море война началась сразу: уже 3 сентября немецкая подводная лодка U-30 без предупреждения нападает на английский пассажирский лайнер «Атения».

В Польше за первую неделю боёв немецкие войска в нескольких местах рассекают польский фронт и занимают часть Мазовии, западную Пруссию, Верхне-Силезский промышленный район и западную Галицию. К 9 сентября немцам удаётся сломить польское сопротивление по всей линии фронта и подойти к Варшаве.

10 сентября польский главнокомандующий Эдвард Рыдз-Смиглы отдаёт приказ об общем отступлении в юго-восточную Польшу, но основная часть его войск, не сумев отойти за Вислу, оказывается в окружении. К середине сентября, так и не получив поддержки с запада, вооружённые силы Польши перестают существовать как единое целое; сохраняются лишь локальные центры сопротивления.

Советские танки пересекают польскую границу. 17 сентября 1939В ночь с 16 на 17 сентября польское правительство и верховное командование бегут из страны на территорию Румынии и 17 сентября советские войска входят в восточные области Польши. Советское правительство заявляет, что «берёт под свою защиту жизнь и имущество украинского и белорусского населения восточных областей Польши и выдвинет свои войска для защиты их от немецкой агрессии». 19 сентября Красная Армия овладевает Вильно, 20 сентября — Гродно и Львовом и 23 сентября достигает реки Буг.

Ещё до вторжения СССР, 14 сентября, 19-й танковый корпус Гудериана броском из Восточной Пруссии захватывает Брест. Польские войска под командованием генерала Плисовского ещё в течение нескольких суток обороняют Брестскую крепость. В ночь на 17 сентября её защитники в организованном порядке покидают форты и отходят за Буг.

28 сентября немцы занимают Варшаву, 30 сентября — Модлин, 2 октября — Хель. 6 октября капитулируют последние подразделения польской армии. Устанавливается линия разграничения между немецкими и советскими войсками на территории бывшей Польши.

Часть западных польских земель переходит в состав Третьего рейха. Эти земли подлежат так называемой «германизации». Польское и еврейское население депортируется отсюда в центральные районы Польши. На оставшихся территориях создаётся генерал-губернаторство, где проводятся массовые репрессии против польского народа. Самым тяжёлым становится положение евреев, согнанных в гетто.

Территории, отошедшие СССР, включены в состав Украинской ССР, Белорусской ССР и Литвы. Здесь устанавливается советская власть, проводятся социалистические преобразования (национализация промышленности, коллективизация крестьянства), что сопровождается депортациями и репрессиями по отношению к бывшим «господствующим классам» — представителям буржуазии, помещикам, богатым крестьянам, части интеллигенции.

6 октября 1939 Гитлер выступает с предложением о созыве мирной конференции при участии всех крупнейших держав для урегулирования имеющихся противоречий. Франция и Великобритания заявляют, что согласятся на конференцию, только если немцы немедленно выведут свои войска из Польши и Чехии и возвратят этим странам независимость. Германия отвергает эти условия, и в результате мирная конференция так и не состоялась. Немецкое командование начинает готовиться к наступлению на Запад.