Однако польская армия, рассечённая танковыми клиньями, навязала противнику продолжавшееся с 9-го по 22 сентября сражение на Бзуре, которое даже «Фелькишер беобахтер» признала «ожесточённым». Здесь польскими войсками и ополченцами отражены три танковые атаки 4-й танковой дивизии. Попытка окружить и отсечь от Германии прорвавшиеся немецкие войска успехом не увенчалась, но польские силы отошли за Вислу и стали перегруппировываться для контратаки. В их распоряжении оставались 980 танков.
Оборона Вестерплятте, Хела и Гдыни вызывала восхищение всего мира. Высмеивая «военную отсталость» и «шляхетский гонор» поляков, советская пропаганда подхватила геббельсовскую выдумку о том, что польские уланы якобы бросались на немецкие танки в конном строю, беспомощно колотя саблями по броне. На самом деле, поляки такими глупостями не занимались, а соответствующий фильм, снятый германским министерством пропаганды, как было впоследствии доказано, являлся фальшивкой. Зато немецкую пехоту польская кавалерия тревожила серьёзно.
Части 3-й германской армии из состава группы армий «Север» прорвали оборону польских войск на реке Нарев в районе Ломжи. Польские войска оперативной группы генерала Эдмунда Кнолля-Ковнацкого и армии «Познань» генерала Тадеуша Кутшебы ночью перешли в наступление против левого фланга 8-й армии из состава группы армий «Юг».
10 сентября посол Германии Шуленбург доложил в Берлин: «На вчерашней встрече у меня сложилось впечатление, что Молотов обещал несколько больше, чем от Красной армии можно ожидать». По словам историка Игоря Бунича, дипломатическая переписка с каждым днём всё сильнее напоминала разговоры на воровской «малине»: не пойдёте на дело – останетесь без доли! Шуленбург получил указание МИД Германии возобновить беседы «с Молотовым относительно военных намерений советского правительства в Польше». В тот же день Молотов ответил на зондаж Шуленбурга, что «советские военные действия начнутся в течение ближайших дней».
Нарком обороны СССР маршал Климент Ворошилов и начальник Генштаба командарм 1 ранга Борис Шапошников подписали приказы №16633 Военному совету Белорусского Особого военного округа и №16634 Военному совету Киевского Особого военного округа, согласно которым следовало «к исходу 11 сентября 1939 года скрытно сосредоточиться и быть готовым к решительному наступлению с целью молниеносным ударом разгромить противостоящие войска противника». Глубина действий войск фронтов устанавливалась по линии латвийской, литовской и германской границ, далее по рекам Писса, Нарев, Висла и Сан и по венгерской и румынской границам. Однако эти приказы не были переданы в округа, поскольку в тот же день выяснилось, что Варшава не занята немцами, а на франко-германской границе началось продвижение французских войск к линии Зигфрида.