В боях за Вильно части 11-й армии потеряли 13 человек убитыми и 24 человека ранеными, было подбито 5 танков и 4 бронемашины. 20–23 сентября советские войска подтягивались к Вильно, занимаясь очисткой города и прилегающих районов от польских частей. Всего было взято в плен около 10 тысяч человек, трофеями стали 97 паровозов, 473 пассажирских и 960 товарных вагонов.
Генерал Пшезьджецкий, узнав, что польский гарнизон оборонять Вильно не собирается, повернул свой отряд на Гродно.
19 сентября 3-я армия получила приказ организовать охрану латвийской и литовской границ. Однако до подхода стрелковых частей для этой цели могли быть использованы лишь разъезды и подвижные группы из состава 36-й и 24-й кавалерийских дивизий и танковых бригад. Вечером 21 сентября 144-й кавполк 36-й кавдивизии, вышедший к литовской границе в районе Мейшагола, рассеял мелкие группы поляков. При приближении советских разъездов литовские пограничники выбросили белый флаг и заявили: «Мы с вами воевать не хотим, мы держим нейтралитет». Лишь 23–25 сентября подошедшие стрелковые части смогли реально организовать охрану границ.
Пока шли бои в районе Вильно, войска 16-го стрелкового корпуса 11-й армии были повернуты на северо-запад и двинулись к Лиде. В 18 часов 18 сентября передовые части 100-й стрелковой дивизии заняли Крево. С утра следующего дня из танковых батальонов 100-й и 2-й стрелковых дивизий и бронероты разведбатальона 2-й дивизии была сформирована моторизованная группа под командованием комбрига Розанова. В районе фольварка Бердовка группа взяла в плен около 300 польских солдат, а поздно вечером вступила в Лиду. В 7 часов 20 сентября ей была поставлена задача наступать на Гродно. Тем временем главные силы корпуса продвигались на запад и к исходу 22 сентября достигли линии Радунь – Лида.
На фронте Фаниполь до Несвижа 17 сентября перешли в наступление части конно-механизированной группы Болдина (5-й стрелковый, 6-й кавалерийский, 15-й танковый корпуса – 65 595 человек, 1234 орудий и минометов, 864 танка). На левом фланге рвался на запад 15-й танковый корпус (461 танк БТ, 122 бронеавтомобиля). К вечеру его 27-я танковая бригада форсировала реку Сервечь, 2-я танковая бригада – реку Уша. Около 16 часов следующих суток 2-я бригада уже заняла Слоним. Отступивший польский гарнизон сжег один из двух мостов через реку Щара. Утром 19 сентября командир корпуса М.Л. Петров получил приказ совместно с моторизованными отрядами 13-й и 4-й стрелковых дивизий к исходу дня занять Гродно и Сокулку, однако скорость советского продвижения замедлилась из-за отставания тылов. Лишь около 16 часов передовой отряд 2-й танковой бригады вступил в уже занятый казаками Волковыск. 27-я танковая бригада вошла во Дворец. Туда же подтягивалась и 21-я тяжелая танковая бригада (105 танков Т-28 и 29 танков БТ). Высосав из баков последние капли топлива, бронированная армада в 600 боевых машин замерла. В течение всего дня основные силы 15-го танкового корпуса простояли, растянувшись по дороге