8月8日，圖哈切夫斯基簽發命令，欲圖迅速攻占華沙，全殲波蘭守軍，具體部署是：第四集團軍在騎兵第三軍協同下從北迂回華沙，然後向南直插普洛次克，切斷波軍退路及西方國家對波軍的補給線；第十三、十五集團軍在華沙東北攻擊波軍左翼；第十六集團軍及第十三集團軍部分兵力在華沙橋頭堡正麵實施牽製突擊。然而，在華沙戰役打響之前，西方麵軍因連續作戰已疲憊不堪，實力銳減，總兵力隻剩下45萬人，且彈藥與給養十分缺乏。此時，行動在兩個方麵軍結合部的西方麵軍莫濟爾集群及與之毗鄰的西南方麵軍第十二集團軍，都遠落後於十六集團軍。同時，在協約國的支援下，波軍第一、四集團軍已得到補充，第五集團軍已調到華沙前線。波軍兵力已增加到11萬餘人，超過紅軍1倍以上。但因圖哈切夫斯基求勝心切，無視這些變化，於8月31日下令向華沙發起攻擊，終因兵力分散、力量不足，未取得進展。
波軍總司令畢蘇茨基冷靜分析，發現了西方麵軍的弱點。8月6日，他決定以第五、一、二集團軍在華沙正麵及其以北牽製和消耗紅軍西方麵軍主力，而以第四集團軍及第三集團軍部分兵力由南攻擊紅軍第十六集團軍的側後，爾後各集團軍轉入總攻，在華沙方向粉碎西方麵軍的進攻。這時，紅軍總司令加米涅夫和圖哈切夫斯基既未識破波軍反擊的企圖，也未發現波軍反突擊集團的集結。因此，紅軍未作抗擊反突擊的任何準備。
8月16日，波軍第三、四集團軍向紅軍第十六集團軍側後突然發起攻擊。對此，紅軍第十六集團軍毫無思想準備，驚慌失措，迅速潰退，結果，暴露了第三、十五集團軍的側後。8月18日，波軍各集團軍全部轉入總攻，使紅軍西方麵軍頓時陷入一片混亂之中。此時，遠在明斯克方麵軍司令部內的圖哈切夫斯基才得知波軍發動翼側攻擊的消息。他雖毫不遲疑地向前線紅軍發出了撤出戰鬥的命令，但為時已晚，部隊無法執行其命令，正在實施迂回的第四集團軍以及第十五集團軍兩個師無力向東突圍，隻好撤入東普魯士，在那裏被解除了武裝。波軍的反攻，使紅軍西方麵軍遭受到毀滅性打擊，被迫全線潰退。到8月25日，波軍推進到格羅德諾、布列斯特—立陶夫斯克和西布格河中遊的符沃達瓦一線時，紅軍西方麵軍在後方預備隊的支援下，終於阻止了波軍的前進，華沙戰役至此結束。
這時，俄波雙方都已無力再戰。因此，根據蘇維埃政府的建議，俄波兩國政府舉行了和談。1920年10月12日，雙方在裏加簽訂了和約初步條款，1921年3月正式簽訂和約。
▓評說▓
為什麼節節勝利的紅軍在華沙唾手可得的情況下竟然敗北，而節節敗退的波軍反而轉敗為勝?斯大林指出：“當時我們對波蘭民族因素的力量估計不足，為浩浩蕩蕩進軍的輕易勝利所陶醉，擔負了經過華沙突入歐洲的力所不及的任務，激起了波蘭絕大多數居民反對蘇維埃軍隊，因而造成了使蘇維埃軍隊在明斯克和日托米爾附近的勝利化為烏有的局麵，破壞了蘇維埃政權在西方的威信。”