Военные возможности Советской республики значительно превосходили возможности Польши, однако Советское правительство, стремясь избежать вооруженного конфликта с Польшей и стараясь установить с ней добрососедские отношения, в январе 1920 предложило начать мирные переговоры на основе признания за Польшей границ по линии существовавшего тогда советско-польского фронта (Полоцк, р. Березина, ст. Птичь, Чуднов, Деражня, Бар), т. е. на 250—300 км восточнее границы, установленной для Польши Версальским миром. Однако польское правительство уклонилось от переговоров, а 7 апреля совсем отказалось от них. Польша пыталась привлечь к борьбе с Советской Россией прибалтийского государства, но они, не желая подпасть под господство Польши, не пошли на это. 21 апреля польское правительство заключило соглашение с "правительством" Петлюры о совместном походе на Украину, обещав ему создать на Левобережной Украине “независимую Украинскую державу”. 25 апреля польские и петлюровские войска перешли в наступление и, тесня части 12-й и 14-й армий, уступавшие в 3 раза противнику в численности, 26 апреля заняли Житомир и Коростень, 27 апреля — Казатин. 6 мая советские войска оставили Киев. Советская республика, стремившаяся переключиться на мирное строительство, была вынуждена вновь мобилизовать свои силы для отпора интервентам.
28 апреля Политбюро ЦК партии одобрило план операций, который предусматривал нанесение главного удара силами Западного фронта: Юго-Западный фронт должен был освободить Киев и наступать на Ровно, Люблин, Брест-Литовск, взаимодействуя с Западным фронтом. Были проведены новые партийные, комсомольские и профсоюзные мобилизации. На усиление фронтов перебрасывались крупные силы, в том числе 1-я Конная армия с Северного Кавказа. Однако из-за разрухи на транспорте переброска шла медленно. 14 мая Западный фронт перешёл в наступление, не дожидаясь прибытия всех резервов. Советские войска продвинулись на 80—100 км, однако под ударами польских войск, усиленных за счёт сил, снятых с литовской границы и с Украины, вынуждены были отойти в исходное положение. Отвлечение сил польской армии в Белоруссию облегчило переход в контрнаступление войск Юго-Западного фронта, которые в Киевской операции 1920 в июне нанесли поражение польским войскам и 12 июня освободили Киев. 1-я Конная армия 4 июля вышла на подступы к Ровно, угрожая прорывом фронта. В результате Юго-Западный фронт, выполнявший вспомогательную роль, привлек на себя главное внимание польского командования.
В Крыму во главе остатков белых войск стал генерал П. Н. Врангель, избранный на военном совете 4 апреля главнокомандующим и "правителем Юга России" вместо Деникина. Великобритания, намереваясь превратить Крым в свою базу на Чёрном море, оказала Врангелю финансовую и дипломатическую поддержку. Врангель широко использовал английскую помощь, но отказался ограничиться только обороной Крыма, как этого требовали англичане. Франция 8 мая заявила, что берёт на себя снабжение врангелевской армии и вскоре заключила с Врангелем военно-политическое соглашение. 6 июня Врангель начал наступление в Северную Таврию в целях пополнения армии за счёт мобилизации крестьян, чтобы затем захватить Северный Кавказ и Донбасс и начать новый поход на Москву (см. Врангелевщина).
Оттеснив слабую по составу 13-ю армию, врангелевцы к 24 июня заняли почти всю Северную Таврию. Контрнаступление, предпринятое 13-й армией в конце июня, окончилось неудачей из-за плохой подготовки операции. Создавалась угроза Донбассу. Советской республике пришлось направить против Врангеля дополнительные силы.
В июле советские войска Западного фронта перешли в решительное наступление, разбили Северное крыло польских армий в Белоруссии и развернули успешное наступление, развивая главный удар на Белосток, Варшаву. 14 июля был освобожден Вильнюс. Армии Юго-Западного фронта нанесли поражение противнику под Ровно, заняли Сарны и Каменец-Подольск. 11 июля была отдана директива о дальнейшем наступлении на Брест-Литовск (12-я армия), Люблин (1-я Конная армия) и Львов (14-я армия).
Положение буржуазной Польши стало критическим. На помощь ей поспешили Франция и Великобритания. Франция усилила военное снабжение и направила военную миссию во главе с генералом М. Вейганом; 12 июля британскому министр иностранных дел Дж. Керзон направил Советскому правительству ноту с требованием немедленно приостановить военные действия и заключить с Польшей перемирие на условиях отвода советских и польских войск восточнее и западнее границы, установленной Версальским договором, а также перемирие с Врангелем, угрожая действиями флота и оказанием помощи Польше и Врангелю. Советское правительство отклонило ноту, выразив готовность вести непосредственные переговоры с Польшей. Но последняя не ответила на это предложение, и советские войска продолжали наступление: 21 июля премьер-министр Великобритании Д. Ллойд Джордж выступил с угрозой начать войну против Советской России, но это вызвало бурные протесты мировой общественности и английского пролетариата, что парализовало английскую помощь Польше.
Польские правящие круги развернули широкую демагогическую кампанию, играя на националистических чувствах и изображая наступление советских войск как угрозу национальной независимости Польши. В Польше была проведена мобилизация ряда возрастов (свыше 570 тыс. чел.) и началась вербовка добровольцев (свыше 100 тыс.). 15 июля был объявлен земельный закон, обещавший ограничение помещичьих владений и льготы крестьянским хозяйствам. 24 июля было создано "рабоче-крестьянское" правительство Витоса — Дашинского с участием правых социалистов. В политической кампании широкое участие приняла католическая церковь. Загнанная в подполье немногочисленная Коммунистическая партия не смогла оказать серьёзного противодействия этой антисоветской кампании.
Советское Главное командование и командования обоих фронтов переоценили свои успехи и недооценили силы противника. 23 июля главком приказал Западному фронту овладеть Варшавой не позднее 12 августа; одновременно он утвердил предложение командования Юго-Западного фронта об изменении направления главного удара с брестского на львовское, что привело к нарушению взаимодействия фронтов.
Врангелевская армия усилилась за счёт 25 тыс. бывших деникинцев, укрывшихся в Грузии и Польше. Не найдя поддержки в украинском крестьянстве, Врангель попытался высадить десанты на Дону и Кубани (в августе), но потерпел полную неудачу. Однако в Северной Таврии в июле белые нанесли сильный удар в районе Александровска и отбросили части 13-й и 2-й Конной армии на С. Начатое 6 августа наступление советских войск было недостаточно подготовлено и окончилось неудачей и крупными потерями, хотя и привело к образованию Каховского плацдарма на левом берегу Днепра.
В начале августа польское командование, отведя свои силы за Вислу перед наступавшим Западным фронтом, произвело перегруппировку: с Украины под Варшаву (южнее и севернее) были переброшены крупные силы и созданы сильные ударные группы для действий во фланг и тыл советскими войскам, наступавшим на Варшаву и севернее. Эта перегруппировка не была замечена советским штабами. Советские войска были ослаблены многодневными боями и насчитывали на обоих фронтах 90—95 тыс. боевого состава против 150—160 тыс. у противника, причём в полосе Юго-Западного фронта, начавшего Львовскую операцию 1920, соотношение сил было примерно равным, а в полосе Западного фронта противник имел не менее чем двойное превосходство. В таких условиях сил Западного фронта было явно недостаточно для овладения Варшавой. Тем не менее Западный фронт направил свои главные силы (4-ю, 15-ю и 3-ю армии) севернее р. Западный Буг для обхода Варшавы с З., с Ю. эта операция обеспечивалась слабыми 16-й армией и Мозырской группой (см. Варшавское сражение 1920). Главком пытался поддержать левый фланг Западного фронта 12-й и 1-й Конными армиями, но встретил возражения командования Юго-Западного фронта и проведение этой меры задержалось фактически до 20 августа. В результате войска Западного фронта не смогли отразить контрнаступление противника, начатое 16—18 августа, и были вынуждены с тяжёлыми потерями отойти на В. Юго-Западный фронт, которому не удалось овладеть Львовом, также был вынужден отойти на В. Однако поражение советских войск под Варшавой не означало проигрыша войны. Хотя Советская Россия располагала необходимыми силами для полного разгрома Польши, она не стала продолжать войну. Польша, истощённая войной, была вынуждена, несмотря на давление Антанты, отказаться от дальнейшего ведения войны и пойти на заключение мира, предварительные условия которого были подписаны 12 октября 1920 в Риге. Польша получила границу на 50—100 км западнее той, которую Советское правительство предлагало ей весной 1920 без войны. Поэтому объективным результатом советско-польской войны была победа Советской России (см. В. И. Ленин, Полн. собр. соч., 5 изд., т. 41, с. 347).