16 августа 1920 года ударная группировка поляков под личным руководством Пилсудского внезапно перешла в контрнаступление во фланг Западного фронта. Советские войска были разгромлены. Как писал позднее Пилсудский, «в бешеном галопе сражения еще недавно победоносные армии противника в панике бежали, раскалываясь одна за другой как орехи…». Тухачевский полностью потерял управление войсками, часть которых оказалась в польском плену, а 4-я армия, часть сил 15-й и кавалерийский корпус Г. Гая вынуждены были уйти в Восточную Пруссию, где их интернировали немцы. В польском плену оказалось более 120 тысяч красноармейцев, главным образом в ходе сражения под Варшавой, а более 40 тысяч человек находились в лагерях для интернированных в Восточной Пруссии.
Это было самое катастрофическое поражение Красной армии в Гражданскую войну. Сказалась усталость, многие красноармейцы старших возрастов, вынесшие еще Первую мировую, в обстановке военного поражения предпочитали сдаваться в плен, а не продолжать борьбу. Западный фронт как организованная сила перестал существовать.
Юго-Западный фронт с большими потерями отступил на восток, но сохранился как единое целое. Зато между Брестом и Москвой почти не осталось боеспособных частей Красной армии. Как свидетельствует Троцкий, в Политбюро сначала преобладало настроение в пользу «второй польской войны» — «Раз начали, надо кончать». Председателю Реввоенсовета удалось убедить Ленина и других в необходимости прекратить войну: «Что мы имеем на Западном фронте? — Морально разбитые кадры, в которые теперь влито сырое человеческое тесто. С такой армией воевать нельзя… С такой армией можно еще кое-как обороняться, отступая и готовя в тылу вторую армию, но бессмысленно думать, что такая армия может снова подняться в победоносное наступление по пути, усеянному ее собственными обломками».
12 октября в Риге были согласованы предварительные условия мира, а 18 октября прекращены боевые действия. Накануне польские войска без боя заняли Минск, но тут же оставили его, отойдя на запад к согласованной линии границы. К тому времени выяснилось, что правительство Петлюры не в состоянии мобилизовать на Украине значительные силы, и Пилсудский отказался от идеи федерации, предпочтя включить западные области Украины и Белоруссии, а также литовскую столицу Вильно (Вильнюс) в состав Польши. С включением же Минска — политического и культурного центра Белоруссии, трудно было бы избежать предоставления автономии национальным меньшинствам, о чем польские политики не желали даже слышать. На оставляемой войсками Пилсудского территории самостоятельную войну с Советами пробовали вести украинская армия Петлюры и Народно-добровольческая армия Б. Савинкова и генерала С. Булак-Булаховича, выступавшей под эсеровскими лозунгами. В ноябре 1920 года они были разбиты и ушли в Польшу.
Еще в августе 1920 года возникла легенда, будто если бы не было промедления в несколько дней при передаче 1-й Конной армии Западному фронту, исход сражения за Варшаву мог бы быть совсем иным. Но эта версия рассыпается, если принять во внимание расчет времени и сил и средств сторон. Вот что уже после окончания войны писал бывший командующий Юго-Западным фронтом Егоров по поводу передачи 1-й Конной армии Западному фронту: «От района местонахождения 1-й конной армии 10 августа (район Радзивилов — Топоров) до района сосредоточения польской ударной 4-й армии (на р. Вепш — на линии Коцк — Ивангород) по воздушной линии около 240–250 км. Даже при условии движения без боев просто походным порядком 1-я Конная армия могла пройти это расстояние, учитывая утомленность ее предшествующими боями, в лучшем случае не меньше, чем в 8–9 дней (3 перехода по 40–45 км, дневка и т д.), т. е. могла выйти на линию р. Вепш лишь к 19–20 августа, и то этот расчет грешит преувеличением для данного частного случая. При этом в него необходимо внести еще и поправку за счет сопротивления противника. Возьмем за основание ту среднюю скорость движения, которую показала именно в такой обстановке конная армия в 20-х числах августа при своем движении от Львова на Замостье, т. е. 100 км за 4 дня. Исходя из этих цифр, надо думать, что раньше 21–23 августа конная армия линии р. Вепш достигнуть никогда не сумела бы. Совершенно очевидно, что она безнадежно запаздывала и даже тылу польской ударной группы угрозой быть никак не могла. Это не значит, конечно, что сведения о движении 1-й Конной армии 11 августа на Сокаль — Замостье не повлияли бы на мероприятия польского командования. Но очень трудно допустить, чтобы одним из этих мероприятий оказалась бы отмена наступления 4-й армии. По пути своего движения 1-я Конная армия встречала бы, помимо польской конницы, 3 дивизию легионеров на линии Замостья; у Люблина — отличную во всех отношениях 1-ю дивизию легионеров, следовавшую к месту сосредоточения у Седлице по железной дороге. Польское командование могло без труда переадресовать и бросить на Буденного 18-ю пехотную дивизию, также перевозившуюся в эти дни по железной дороге из-под Львова через Люблин к Варшаве… Не забудем, что к вечеру 16-го противник мог сосредоточить в Ивангороде в резерве всю 2-ю дивизию легионеров. Кроме того, надо же учесть и прочие части 3-й польской армии, обеспечивавшей сосредоточение 4-й армии юго-восточнее Люблина. В Красноставе к 15 августа сосредоточивалась 6-я украинская дивизия, у Холма — 7-я. Короче говоря, очень трудно, почти совершенно невозможно допустить, чтобы польское командование, игнорируя расчет времени, пространства и свои возможности, панически отказалось от развития контрудара, решавшего, как последняя ставка, судьбу Варшавы, только под влиянием слухов о движении Конной армии в северо-западном направлении. Надо думать, что не пострадала бы особенно даже сама сила контрудара, ибо его начали бы непосредственно три дивизии (14-я, 16-я и 21-я) вместо четырех, как было на самом деле (если отбросить 1-ю дивизию легионеров). Это ничего существенно не изменило бы, поскольку дивизии польской ударной группы, как писал Пилсудский, с началом наступления „двигались почти без соприкосновения с противником, так как незначительные стычки в том или ином месте с какими-то небольшими группами, которые при малейшем столкновении с нами рассыпались и убегали, нельзя было называть сопротивлением“».