Контрнаступление советских войск Юго-Западного фронта назначалось на 26 мая 1920 года. Однако в этот день перешли в наступление фактически только 14-я армия и Фастовская группа. 12-я армия к этому сроку еще не закончила перегруппировку своих войск и подготовку переправы через Днепр. Попытки небольших групп этой армии переправиться 27 мая через Днепр в районе Страхолесье (севернее Киева) оказались безуспешными. Поляки с противоположного берега реки и с моторных лодок встретили группы советских бойцов сильным ружейно-пулеметным огнем. Подразделения 12-й армии вынуждены были прекратить переправу через Днепр и возвратиться в исходное положение. В последующие дни войска 12-й армии начали фронтальное наступление на Киев. Однако противник оказал ожесточенное сопротивление. Атаки советских войск оказались безуспешными. Боевые действия на участке Фастовской группы и 14-й армии с первого же дня приняли ожесточенный характер. Части Фастовской группы, стремительно атаковав противника, прорвали фронт в районе восточнее Белой Церкви. Однако поляки, собрав значительные силы, в ночь на 30 мая предприняли контратаку. Рассредоточенность войск Фастовской группы на широком фронте и отсутствие резервов привели к тому, что она не выдержала натиска и ко 2 июня была оттеснена на исходные позиции. Не добилась существенных успехов в эти дни и 14-я армия.
26 мая начала выдвигаться на исходное положение 1-я Конная армия. На своем пути ей пришлось вести бои с повстанческими отрядами Куровского. Так, 28 мая 4-я кавалерийская дивизия в районе Пятигор разгромила Запорожский повстанческий полк. Были захвачены пленные, пулеметы и большое количество патронов. В этот же день развернулись бои большевистских конников с польскими войсками. Наступление 1-й Конной армии велось на фронте протяженностью 40 км. 29 мая 4-я кавалерийская дивизия атаковала конницу поляков, принудив ее к отходу. Одновременно она выбила польские пехотные части из Ново-Фастова.
Бои продолжались и становились более упорными и ожесточенными. 30 мая поляки ввели в сражение свежие части. Им удалось выбить большевиков из Ново-Фастова и Липовца. Последующие попытки 1-й Конной армии прорвать оборону поляков не увенчались успехом. 31 мая на сторону поляков перешло 3 эскадрона 81-го полка 14-й кавдивизии, состоявших в основном из донских казаков бывшей деникинской армии.
В начале лета 1920 года Реввоенсовет Юго-Западного фронта приказал командующим армиями отказаться от лобовых атак вражеских укреплений, тщательно готовить каждую наступательную операцию, на важнейших направлениях действовать ударными группами. Еще 31 мая РВС Юго-Западного фронта дал указание командованию 12-й армии прекратить фронтальные атаки Киева, оставить против киевского плацдарма противника только 58-ю стрелковую дивизию. Все остальные силы армии свести в ударную группу для форсирования реки Днепр и прорыва фронта севернее Киева.
1-я Конная армия была сосредоточена на участке в 10 км северо-восточнее Ново-Фастова. К вечеру 3 июня 1-я Конная армия заняла исходный рубеж для наступления. В эти дни стояла дождливая погода. Польское командование рассчитывало, что плохая погода помешает советским войскам начать военные действия. Более того, оно было уверено в том, что советская кавалерия понесла значительные потери, и само готовило наступление с целью окончательного разгрома армии Буденного. На рассвете 5 июня 1-я Конная армия перешла в наступление. Дождь и густой туман позволили большевикам скрытно выйти на рубеж атаки и перейти в стремительное наступление. Когда же польские войска заметили советских бойцов, было уже поздно. Через два часа после начала атаки польский фронт был прорван в районе Сквира-Самгородок.
Наступление советских войск было настолько стремительным, что к вечеру того же дня 1-я Конная армия прорвалась севернее и восточнее Казатина, разрушив в ряде мест железную дорогу Фастов-Казатин- Липовец, и вышла в тыл 3-й польской армии. В 18 часов 7 июня 4-я кавалерийская дивизия овладела Житомиром, уничтожив польский гарнизон и освободив из плена 7 тысяч красноармейцев, которые сразу же встали в строй. В этот же день 11 - я кавалерийская дивизия заняла Бердичев. Глубина прорыва 1-й Конной армии в тыл польских войск составила 120–140 км. Польский фронт на Украине оказался расколотым на две части. Потеряв управление своими войсками, польский штаб во главе с Пилсудским, находившийся в Житомире, в спешке передислоцировался в Новоград-Волынский.
Выход частей 1-й Конной армии в глубокий тыл 3-й польской армии и успешное продвижение ударной группы 12-й армии создали благоприятные условия для полного окружения польских войск в районе Киева. Реввоенсовет Юго-Западного фронта 8 июня потребовал от 12-й армии занять район станций Бородянка и Ирша, с тем чтобы перерезать последнюю магистраль Киев- Коростень, по которой поляки еще имели возможность отвести свои войска из района Киева.
Начавшийся отвод польских войск к Киеву способствовал советскому наступлению. Уже 8 июня Фастовская группа в результате стремительной атаки бригады Котовского захватила город Сквиру. Затем части Фастовской группы заняли города Белая Церковь и Фастов, отрезав тем самым пути отхода противника из района Киева на юг и юго-запад. Выполняя поставленную задачу по окружению польских войск в районе Киева, большевистские войска усилили натиск.
9 июня 1-я Конная армия начала наступление на Киев, нанося удар с тыла по 3-й польской армии, которая вынуждена была поспешно отступать. В связи с тем, что войска Фастовской группы заняли Фастов, а 3-я польская армия начала отход из района Киева, командование Юго-Западного фронта посчитало дальнейшее продвижение Конной армии на восток излишним. Полагая, что войск 12-й армии и Фастовской группы будет достаточно для разгрома 3-й польской армии, 10 июня РВС Юго-Западного фронта приказал 1-й Конной армии повернуть на запад и выйти в район Житомир-Казатин для дальнейшего удара по тылам 6-й польской армии.
3-я польская армия сумела выйти из критического положения беспрепятственно, почти нигде не встречая противодействия конницы Буденного. В итоге 3-й армии удалось избежать разгрома.
Тем не менее прорыв 1-й Конной армией фронта польских войск на Украине позволил советским войскам захватить стратегическую инициативу. 15 июня 1920 года войска Юго-Западного фронта начали преследовать отходившие на запад войска противника. Поражение 3-й армии заставило польское командование с утра 13 июня начать отвод на запад 6-й армии. Советские войска, заняв Гайсин, начали преследовать отступавшие части. 20 июня части 14-й армии овладели станциями Калиновка и Жмеринка. К 20 июня советские войска вышли на линию Житомир-Бердичев- Казатин-Винница.
Прорыв фронта на Украине обнажил фланг польских войск Северо-Восточного фронта. Это привело к тому, что 18 июня начался отход польских частей, находившихся перед Мозырской группой Западного фронта в районе города Речицы. Большевистские войска форсировали Днепр и, развернув наступление на его правом берегу, в ночь на 29 июня заняли Мозырь. Выход войск Западного фронта в этот район нарушал оборону польских войск, действовавших в Белоруссии. Развивая наступление, левофланговые дивизии Западного фронта к 30 июня вышли на рубеж железнодорожной линии Жлобин-Мозырь.
В ходе отступления поляки активно применяли тактику "выжженной земли". Так, в Киеве были выведены из строя электростанция, городская канализация, пассажирская и товарная станции. Большевики попытались обернуть эти факты в свою пользу. Так, в ноте, адресованной Западу, правительства РСФСР и УССР заявили, что "прекрасный собор Святого Владимира, эта не имеющая себе равных жемчужина русского религиозного зодчества и уникальный памятник с бесценными фресками Васнецова, был уничтожен поляками при отступлении только потому, что они желали выместить свою злобу, хотя бы на неодушевленных предметах". Вскоре выяснилось, что Владимирский собор не пострадал…
В свою очередь, польский Красный Крест в июне направил протест в Международную организацию Красного Креста по поводу того, что при отступлении Красной Армии в Бердичеве, Житомире и Киеве были взяты заложники из гражданского населения и вывезены далеко в тыл, что "при возвращении в Бердичев красноармейцы выбрасывали из лазаретов Красного Креста всех больных и раненых, не щадя чести и жизни врачебного персонала". "Большевики пытают пленных, - говорилось в документе, - чтобы получить от них военные сведения, поступая против азбучного понимания о правилах ведения войны".
Развивая наступление, армии Юго-Западного фронта в середине июля вступили на территорию Польши (Западной Украины). После занятия Ровно 1-я Конная армия оказалась втянута в упорные бои в районе Дубно-Кременец, который несколько раз переходил из рук в руки. Все же большевикам 12–21 июля удалось продвинуться в направлении Львова, что позволило и войскам 14-й армии ускорить наступление. Успехи Юго-Западного фронта способствовали созданию выгодных условий для перехода в общее наступление войскам Западного фронта, поскольку для спасения своих войск на Украине польское командование бросило туда все резервы и сняло часть сил, расположенных в Белоруссии.
Тем временем большевистское командование принимало меры по усилению войск Западного фронта, который только в июне получил более 58 тысяч человек пополнения. В составе Западного фронта насчитывалось 145 346 бойцов, 2758 пулеметов, 693 орудия, 12 бронепоездов, 30 бронемашин, 3 танка и 73 самолета. Польские войска насчитывали 75,3 тысячи бойцов с 464 орудиями. Войскам 4-й, 15-й и 3-й советских армий противостояла 1-я польская армия (генерал Жигадлович). Против советской 16-й армии и Мозырской группы действовали 4-я польская армия (генерал С. Шептицкий) и Полесская группа (генерал В. Сикорский). На направлении главного удара большевистские войска Западного фронта превосходили поляков в 3 раза. В полосе же действия 16-й армии и Мозырской группы превосходство было незначительным. Польское командование, ожидавшее нового советского наступления в Белоруссии, предлагало отвести войска на линию Барановичи-Лида-Ораны-Вильно, но генерал Шептицкий считал, что следует все же попытаться остановить наступление большевиков на имеющейся линии фронта.
На рассвете 4 июля войска Западного фронта перешли в наступление. 4–7 июля правофланговые войска Западного фронта смяли фронт 1-й польской армии и нанесли ей тяжелые потери. Группа "Двина" этой армии была разгромлена, и ее остатки отошли на территорию Латвии, где были интернированы. Другая группа 1-й польской армии - группа генерала Л. Желиговского (10-я пехотная дивизия) отступила на линию старых германских окопов. Потерпела серьезное поражение и третья группа 1-й польской армии под командованием генерала Енджеевского (7-я резервная бригада и пехотная бригада 5-й дивизии). Уже к концу первого дня наступления войска правого крыла Западного фронта продвинулись на 15–20 км. Польское командование, не имея возможности остановить наступление Красной Армии в Белоруссии, вынуждено было отдать 5 июля приказ об отходе в общем направлении на город Лида. Полностью окружить 1 - ю польскую армию большевикам не удалось.
16-я армия наступала непосредственно на Минск. 7 июля 16-я армия перешла в наступление. Уже к 5 часам утра передовые части ударной группы переправились через Березину. Завязались упорные бои. Поляки начали отступать. 9 июля Красная Армия заняла город Игумен. 10 июля поляки оставили Бобруйск. Бои приблизились непосредственно к Минску. 27-я дивизия должна была обойти город с севера и юга. Наступление на Минск началось на рассвете 11 июля. Поляки оказывали ожесточенное сопротивление, которое было сломлено частями 27-й и 17-й стрелковых дивизий. К полудню город был полностью очищен от польских войск.
17 июля войска 15-й армии вошли в Лиду, 19 июля 3-й кавкорпус неожиданно для поляков ворвался в Гродно, выбив небольшой польский гарнизон, а войска 16-й армии захватили Барановичи. 23 июля Мозырская группа заняла Пинск.
В условиях развала польского фронта на Востоке в Варшаве 1 июля был создан Совет обороны государства в составе Пилсудского, маршала сейма, премьер-министра, 3 членов правительства, 10 депутатов от различных парламентских партий и 3 представителей военного командования. 5 июля Совет обороны решил обратиться к Антанте с просьбой о содействии в мирных переговорах. В ходе переговоров с представителями Антанты в Спа 9-10 июля было решено, что ее посредничество обуславливается следующими условиями: поляки отойдут на "линию Керзона", откажутся от претензий на литовские земли и согласятся на проведение в Лондоне мирной конференции представителей РСФСР, Польши, Финляндии, Литвы, Латвии и Восточной Галиции. Кроме того, Польша обязывалась принять решение Антанты по вопросам ее границ с Литвой, Чехословакией и Германией и о будущем Восточной Галиции. В случае отказа Москвы от предложений Антанты она поддержит Польшу военными материалами. Польское руководство было вынуждено согласиться на эти условия, но попыталось отстоять свои интересы в Вильно и Восточной Галиции. В итоге переговоров было решено, что Москве будет предложено остановить войска в 50 км от Брест-Литовска, Вильно передавался Литве, а в Восточной Галиции линией перемирия должна была стать линия фронта.
11 июля 1920 года советским представителям в Англии была передана нота лорда Керзона с требованием остановить наступление на линии Гродно - Валовка - Немиров - Брест - Литовск - Дорогуск - Устилуг - восточнее Грубешова - Крылов - западнее Равы-Русской - восточнее Перемышля до Карпат. Советские войска должны были остановиться в 50 км восточнее этой линии, а в Восточной Галиции на достигнутой к моменту перемирия линии фронта. Окончательно вопросы разграничения территорий в Восточной Европе следовало решить на международной конференции в Лондоне. В случае продолжения наступления советских войск в Польшу Англия и ее союзники поддержат Польшу "всеми средствами, имеющимися в их распоряжении". Кроме того, предлагалось заключить перемирие с Врангелем, войска которого вели бои в Северной Таврии. На размышления Москве давалось 7 дней и сообщалось, что Польша согласна на эти условия.
13-16 июля советское руководство обсуждало английскую ноту. Большинство склонялось к тому что необходимо продолжать войну с Польшей до ее советизации или ослабления. Это привело к отказу от принятия английских условий. Расчеты большевиков сводились к тому, что поскольку противник слаб, то сильный удар приведет к его окончательному краху и позволит разрушить всю Версальскую систему, что "неизбежно" приведет к "мировой революции". 16 июля Пленум ЦК РКП(б) отклонил ноту Керзона и потребовал ускорить наступление, чтобы "помочь пролетариату и трудящимся массам Польши освободиться от их помещиков и капиталистов". В ответ Англия 20 июля заявила, что в случае советского наступления отменит торговые переговоры с РСФСР. Тем временем II конгресс Коминтерна, проходивший в Москве 19 июля - 7 августа, обратился к "трудящимся Западной Европы" с призывом поддержать РСФСР в войне с Польшей.
20 июля главком С. Каменев приказал войскам фронтов "продолжать энергичное развитие операций, не ограничивая таковых границей, указанной в ноте лорда Керзона". 21 июля Каменев срочно прибыл в Минск, в штаб Западного фронта. Ознакомившись на месте по докладам командования фронтом с обстановкой, он отдал в ночь на 22 июля директиву занять войсками Западного фронта Варшаву не позднее 12 августа.
Большевики находились в эйфории. 24 июля Сталин писал Ленину, что "теперь, когда мы имеем Коминтерн, побежденную Польшу и более или менее сносную Красную Армию… было бы грешно не поощрять революцию в Италии. Нужно признать, что мы уже вступили в полосу непосредственной борьбы с Антантой… поэтому на очередь для Коминтерна нужно поставить вопрос об организации восстания в Италии и в таких еще не окрепших государствах, как Венгрия, Чехия (Румынию придется разбить)".
30 июля Каменев вновь требовал от войск: "наступление на польском фронте вести с прежним напряжением и энергией… дабы в кратчайшее время абсолютно уничтожить польскую армию". В этих условиях командование Западного фронта всякими уловками затягивало согласование процедуры перехода польской военной делегацией линии фронта, оттянув его до 30 июля.
Тем временем для расширения социальной базы режима польское правительство еще 15 июля добилось одобрения сеймом принципов аграрной реформы. 24 июля в Варшаве было создано правительство национальной обороны с участием всех политических сил, а 25 июля в Польшу прибыла англо-французская военная миссия и начали прибывать военные грузы с Запада.
27 июля Пилсудский отдал директиву, требовавшую от войск удержать фронт по линии река Западный Буг- Остров-Граево и организовать контрудар от Брест-Литовска на север и от Острова на восток. С целью поддержания порядка в армии, деморализованной поражениями, и борьбы с дезертирством польское руководство ввело чрезвычайные и полевые суды.
Тем временем 24 июля, после трех дней напряженных боев, советские войска Западного фронта прорвали линию Гродно-река Неман-река Шара-Слоним. Форсировав Неман и Шару, 25 июля большевики вступили в город Волковыск, 27 июля - в Осовец и Пружаны, 29 июля - в Ломжу, а 30 июля был занят Кобрин. 1 августа Красная Армия вступила в Брест, 3 августа большевики заняли Остров, а 6 августа - Остроленку. Польское сопротивление усилилось, и в течение недели войска 16-й армии и Мозырской группы не могли форсировать Западный Буг.
30 июля в Белостоке был создан Временный революционный комитет Польши (Польревком) в составе Ю. Мархлевского, Ф. Дзержинского, Ф. Кона и Э. Прухняка, для обеспечения деятельности которого Москва выделила 1 млрд руб. Задачей Польревкома являлась подготовка советизации Польши, но нехватка подходящих кадров и слабое знание местных условий привело к тому, что население в массе осталось безучастным к его начинаниям. Особенно повредила имиджу Польревкома попытка решения аграрного вопроса по российскому образцу: тогда как польские крестьяне стремились получить помещичью землю в личную собственность, на ней стали создавать социалистические хозяйства. На Украине еще 8 июля был создан Галицийский революционный комитет (Галревком), в который вошли В. Затонский, М. Баран, Ф. Конар, И. Немоловский, К. Литвинович и др. Работа Галревкома велась под общим лозунгом изгнания поляков, и 1 августа в Тарнополе была провозглашена государственная самостоятельность Восточной Галиции с задачей установления советской власти. Однако в целом население, хотя и радовалось уходу поляков, разделилось по вопросу об ориентации на Европу или Москву.