Началось перебазирование на аэродромы Белорусского и Киевского Особых военных округов 1-й, 2-й и 3-й авиационных армий особого назначения.
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.
Варшава. Третий день обороны. Отражены ещё две попытки немецкой 4-й танковой дивизии и 8-й армии прорваться в город. Приказом польского главного командования образован особый Варшавский район обороны.
Части 3-й армии группы армий «Север» перерезали железную дорогу Варшава-Брест и соединились с войсками 10-й армии группы армий «Юг», завершив тем самым окружение Варшавской группировки польских войск.
Второй день битвы на Бзуре. Польские войска армии «Познань» Тадеуша Кутшебы разгромили 30-ю пехотную дивизию из состава 8-й армии, которая в боях потеряла до 1.500 человек и более 30 орудий. В этот день немецкие войска группы армий «Юг» вступили на территорию Западной Украины, где под руководством Организации Украинских Националистов (ОУН) вспыхнуло антипольское восстание. Боевики ОУН уничтожили польскую охрану железнодорожного моста около села Розвадов. На подавление восстания из Жидачева было брошено 600 польских полицейских.
Нарком иностранных дел В. Молотов пригласил к себе посла Германии фон Шуленбурга и заявил, что Красная армия застигнута врасплох быстрыми успехами Вермахта в Польше и ещё не готова к действиям. Коснувшись политической стороны дела, Молотов заявил, что «советское правительство намеревалось воспользоваться дальнейшим продвижением германских войск и заявить, что Польша разваливается на куски и что вследствие этого Советский Союз должен прийти на помощь украинцам и белорусам, которым угрожает Германия. Этот предлог представит интервенцию Советского Союза благовидной в глазах масс и даст Советскому Союзу возможность не выглядеть агрессором». Но, согласно сообщению германского агентства ДНБ, создаётся впечатление о возможном германо-польском перемирии, что закрывает дорогу для советских действий. Шуленбург пообещал сделать запрос относительно возможности перемирия и сказал, что действия Красной армии в данной ситуации очень важны.
11 сентября. Части 4-й армии форсировали Буг в районе Вышкува. Соединения 21-го армейского корпуса заняли Бельск. Части 7-го армейского корпуса взяли Сандомир. Части 22-го моторизованного корпуса взяли Ярослав. 18-й армейский корпус, наступавший от Новы-Сонч, форсировал реку Сан у Санока и достиг верховья Днестра.