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一九三九年九月一日清晨四是四十分，德国的出动空军进入波兰开始了狂轰滥炸。二十架飞艇深入波兰境内轰炸波兰为数不多的机场，致使波兰的空军遭受到致命的打击。德国空军开始出动轰炸波兰城镇维隆，造成该市70％的建筑物被毁、约1，200人死亡。同时，德国以官方访问名义停留于但泽港内的旧式战斗舰“什利兹威格-荷尔斯泰因号”开始对西盘半岛上的波军据点开火射击，此为第二次世界大战的第一发炮火。四点四十五分，德国陆军自北、南、西三方向入侵波兰。
负责波兰北部的北方集团军群在清晨开始行动时，除此之外，以古德里安的第19摩托化军作为矛头的第4集团军进展颇快，而受到后者和第3集团军夹攻的波莫查集团军于9月3日开始往东南撤退。虽然波兰军队也曾经进行过反击，但是，在强大的德国装甲集群面前几乎毫无作用，在波莫查集团军已决定撤退之际，波军已损失了一万名士兵，大多是于波兰走廊被德军进行小型包围所歼灭，这也令东面的莫拉瓦侧翼洞开。
德军最高统帅部判断波军会撤至布雷德河设置防线，于是古德里安亲自指挥第3装甲师进行渡河攻击，击破了波军脚踏车连部队的防御。九月二日，德军跨越了布雷德河，另一侧的第3集团军则以“肯夫装甲师”作前导，向莫德林集团军的第20步兵师进行猛烈的攻击，一直到向南推进时遭遇莫拉瓦当地波军要塞强烈的抵抗，德军因而迂回将其包围之，波军固守三天后放弃了该地，莫德林集团军撤至华沙。九月二日，肯夫装甲师继续往东前进，而第3集团军动员梯次较后的几个步兵师则留下来抵御波军那累夫兵团对东普鲁士发动的攻击。九月三日，第3与第4集团军于纽恩堡会师。九月五日，肯夫装甲师跨越了那累夫河。
在开战头三天，波兰北部的走廊地区已经被德军所占领。兵力远较北方集团军群强大的南方集团军群以赖歇瑙的第10集团军为主攻切入波兰国境，波军赶紧撤退，并想于琴斯托霍瓦建立新防线，但德军机械化部队挺进速度极快，加上波军撤退时遭遇到的各种混乱，使得9月3日时该地即被德军所占领，第10集团军下的第1装甲师和两个步兵师也突破了波兰第7步兵师的防御，夺取了横跨瓦尔塔河的桥梁。南部掩护第10集团军南翼的第14集团军则以第5装甲师为前导向克拉考和下西西里亚工业区前进着，并将与其合围波军克拉考集团军[116]。
波军此时剩下波兹南集团军处于未遭到打击的状态，其西部正面仅有德军弱小的边境守备部队，原先波兹南集团军司令库特雷兹巴想要对德军南方集团军群北翼—第8集团军发动攻势，但雷兹欲保留其实力来组织成维斯瓦河的防线而拒绝，并命令波兹南集团军进行撤退，然而这时德军第4集团军和第8集团军已经威胁到其两侧翼，有被围而歼之的危险。
到了九月七日，波军克拉考集团军已濒临崩溃、洛次集团军和普鲁士集团军的联系也几近断绝。九月八日，第10集团军自北、南、西三方向包围拉多姆的波军，虽然后者抵抗激烈，但德军在德国空军的支援下仍于十一日结束了战斗，俘虏了6万名战俘。
九月一日德国开始入侵后，英国首相张伯伦仍试图以调解的方式解决波兰战事，法国也如此，甚至邀请意大利首相本尼托#8226；；墨索里尼来主持。稍后，在议会各成员的庞大压力下，张伯伦于九月二日上午九点告知德国：“若不立即停止军事行动，并于当天上午十一点开始撤军，英国将会对德国宣战。”但是英国驻德大使送交到希特勒手上时已经超过英国的时限。九月三日上午十一点，英德两国进入战争状态；下午五点，法国也向德国宣战。
然而英法两国对德国宣战后却都按兵不动，仅在海上有所交手。至于以飞机进行轰炸一事，由于西班牙内战时德国空军对格尔尼加的轰炸行动展现了现代战争的毁灭性，英法两国认为对德轰炸会遭到其报复而皆不执行。在地面部队方面，虽然法军总司令毛利斯#8226；；甘莫林曾于一九三九年五月承诺波兰会在德国进攻该国时，于“动员开始后15天内”对德国发动攻击。然而法军的动员极为缓慢，并只在九月七日发动过一次“萨尔攻势”，进攻德国萨尔地区，以表示兑现其诺言，但甘莫林严令法军再挺进至距离德军西面防线—齐格菲防线少于一千米的地区（超过法军要塞炮射程范围），在为期5天的萨尔攻势里法军仅挺进8千米，并刻意留时间给德军撤退。到了十二日，甘莫林认为波兰局势无可挽回，故借此不再投入更多兵力。九月二十一日，萨尔攻势停止，法军于十月四日撤回原出发线，而十月十六日，波兰战役结束后，德军立即收复了这些失地。两军对峙而不战，而后这个状态就是德军称之的“静坐战”，而美国记者则将其称之“假战”。
九月十四日，德军第10装甲师抵达了布利兹特-里托夫斯克边境地区，并于十五日击破了当地波军的防御工事。九月十七日，第3装甲师抵达弗沃达瓦，德军装甲兵力的南北两钳即将合围。在波兰的其他重点地区方面，普热希梅尔自九月十日被德军包围、九月十四日包围了利沃夫，此地是波兰除了布楚拉河以外的最后一个主要反抗据点。
另一方面，就在9月17日一早，苏联官方告知波兰驻莫斯科大使：“由于波兰在与德国之间的战争里已表现出国家内部的腐败、政府已呈现解体的状态，故苏联先前与其签订过的任何协定将不再有效，且波兰已成了一个混乱而危险的地区，苏联已无法漠视乌克兰和白俄罗斯的同胞，故苏联政府已命令红军跨过边界，保护乌克兰和白俄罗斯居民，令其摆脱被不明智的领导人（波兰政府）所卷入的战争，让他们回归平静的生活。”
苏联告知波兰代表后不久，庞大的苏联军队越过了两国边境，入侵波兰。原先苏联也不知道德军究竟将会何时展开对波战争，但当九月一日入侵开始后，由于德军的快速进击远出乎苏联预料（后者原认为战事将会演变为有如一次大战的阵地战），若要分配到利益，苏联就需于近期入侵波兰。最终，苏联军集结了两个方面军的兵力（相当于德军的集团军群），分别为由米海尔#8226；；科瓦列夫上将指挥的白俄罗斯方面军（负责占领布利兹特-里托夫斯克至立陶宛边界的波兰领土）和由谢苗#8226；；铁木辛哥上将指挥的乌克兰方面军（负责占领布利兹特-里托夫斯克以南的全部地区，其中在布署上，最南边有一支机械化的“第12集团军”，负责阻拦波军撤退至罗马尼亚和匈牙利[141]），兵力共有25个步兵师、16个骑兵师和12个坦克旅，总计46万人、3，739辆坦克、380辆装甲车和2，000架作战飞机。相比下，波军于当地与其接战的兵力甚少，第一线部队主要为“边境防护军”仅有18个营、共12，000人，且沿着苏波边境展开、兵力分散于四周。
当苏军深入波兰内地后，即通知德军应撤至那累夫河-维斯瓦河-桑河一线。九月二十日，希特勒亲自下令德军结束该线以东的一切战斗，后者在消灭波兰仅存的少数兵力后，也井然有序地进行了撤退工作。德军也将部份尚未结束的战斗留给了苏军处理，如直到九月二十日仍处于包围状态的利沃夫，但出乎德军预料的是，当德军要撤离该地时，波兰军立即向德军所投降。
十月六日，波兰最后的抵抗力量投降，波兰战争结束，波兰被德国和苏联瓜分。