17. septembril tungis Nõukogude Liit lõpuks Poola territooriumidesse, mis olid talle antud salajase protokolli alusel mitte-rünnakupoolega idast. Nõukogude Liit kasutas oma tegude õigustuseks Teise Poola Vabariigi kokkuvarisemist ja väitis, et püüab aidata Valgevene ja Ukraina rahvast. Nõukogude sissetungi peetakse tavaliselt pakti otseseks tagajärjeks, kuigi revisionistlik kool väidab, et see ei olnud nii ja et Nõukogude otsus võeti vastu mõne nädala pärast. Suurbritannia ja Prantsusmaa mõistsid Nõukogude liiku hukka, kuid nad ei sekkunud. Protokolli tingimuste kohaselt toimus juba 17. septembril Punaarmee ja Wehrmacht koos sõjalise paraadiga.
Brestis; linna okupatsioon läks seejärel Saksamaalt Nõukogude vägede kätte. Järgmistes lahingutes teise Poola vabariigi sõjaväega okupeeris Nõukogude Liit territooriume, mis vastavad tema huvide sfäärile, nagu on määratletud salajas lisaprotokolli Molotov-Ribbentrop pakti.