Начиная с 3 сентября, дня объявления войны союзниками, Риббентроп начал настаивать на быстром и открытом советском вмешательстве в Польше. Советский министр иностранных дел Молотов осторожно возражал против открытых демонстраций сговора Советов с нацистами, в то время как Польша оставалась невредимой. 6 сентября немецкому послу Шуленбургу пришлось разъяснить Берлину, что общественное мнение в России еще не слишком хорошо понимает пакт с Германией. Существует опасение, что после поражения Польши рейх может повернуть оружие против СССР.
Заявив, что вермахт 8 сентября подошел к Варшаве, германское министерство иностранных дел возобновило давление на Молотова в ответ на вмешательство России в действия на территории якобы умирающего Польского государства. Высказав поспешные поздравления в связи с военными успехами немцев, Молотов 10 сентября продолжил тянуть время, объясняя, что Красная армия рассчитывала на несколько недель до вмешательства, а теперь эти недели сократились до нескольких дней. Немцев еще более разозлило предложение Молотова, что, для того чтобы Советский Союз не выглядел агрессором, правительство собиралось открыто заявить, что войска в Польшу вводятся для защиты украинцев и белорусов в Польше от немецкой угрозы. Нацисты начали понимать, а впоследствии это узнали западные союзники и китайские коммунисты, что Советский Союз не является удобным союзником, будучи de facto или de jure партнером в конфликте.
К 14 сентября Молотов проинформировал немцев о том, что Красная армия достигла состояния готовности раньше, чем предполагалось, и что Советы вскоре войдут в Польшу. На деле два фактора: быстрый крах Польши и перемирие с японцами во Внешней Монголии 16 сентября — подготовили советскую политику к военным операциям на западе. Несмотря на любое давление в будущем, никакие соображения не могли заставить Сталина принять единовременно больше чем одну войну или один фронт. К своему глубокому сожалению в будущем, Гитлер не имел такой же решимости избежать войны на два фронта.
17 сентября, после перемирия с японцами, в соответствии с настойчивыми требованиями немцев, примерно 40 дивизий Красной армии перешли границу Польши. Это было ее первое вторжение на запад после 1920 года. Сталин лично переписал советско-германское коммюнике, информирующее об этом событии, на основании того, что немецкая версия была слишком откровенной — обычное для коммунистов упражнение в крючкотворстве. Советский диктатор также выражал недовольство и сомнение относительно того, уйдут ли немецкие войска из городов, уже занятых ими в пределах выделенной русским зоны Польши после завершения военных операций. Хотя он признавал, что такая ситуация может быть вызвана нежеланием немецких генералов отдавать завоеванную территорию, а не целенаправленной политикой немецкого правительства.
