Den 3 september förklarade Franrike och Storbritannien krig mot Tyskland men gick inte till militär aktion. Polens tragiska öde beseglades 17 september 1939 när Sovjetunionen invaderade landet från öster. Tysklands och Sovjetunionens invasion var följden av Molotov-Ribbentrop-pakten mellan de två totalitära staterna. Paktens hemliga tilläggsprotokoll delade upp Centraleuropa i olika s k intressesfärer.
1 september 1939 kl 4.45 började de tyska trupperna genomföra krigsplanen Fall Weiss, som innebar en invasion av Polen längs en 1600 km lång front. Symbol för motståndet den första dagen blev militärförrådet på halvön Westerplatte, vars polska garnison höll stånd i en vecka. Tyska rikets befälhavare tillämpade under invasionen den tidigare okända blixtkrigstaktiken (Blitzkrieg). På grund av de tyska styrkornas numerära och teknologiska övermakt tvingades de polska trupperna redan under de första dagarna att dra sig tillbaka längre in i landet. Tack vare det polska motståndet försenades dock genomförandet av tidsplanen för Fall Weiss.
De polska förbanden gjorde hårt motstånd. Det största slaget under den tyska invasionen var slaget vid Bzura, som pågick fram till 22 september. Det slutade med nederlag, men tyskarna tvingades ändra sina krigsplaner och Warszawa kapitulerade senare än de hade förutsett, den 28 september. De sista polska trupperna lade ner vapnen 6 oktober 1939, men vissa förband fortsatte motståndet mot invasionsmakten. Ett exempel är de förband under befäl av major Henryk Dobrzański, pseudonym ”Hubal” som fortsatte kampen fram till mitten av 1940.
Den 17 september gick Polens andra granne, Sovjetunionen, till attack. Vid tiden för den sovjetiska attacken fanns den polska politiska ledningen kvar i landet och dess militär kämpade fortfarande mot den tyska krigsmakten. Behovet av väpnad aktion även vid östra gränsen försvagade Polen ännu mer och beseglade det militära nederlaget 1939.
Tyska riket och Sovjetunionen strävade inte bara efter att ockupera polskt territorium, de genomförde också massmord på intellektuella och högutbildade och ville stegvis förinta hela den polska nationen.
På grund av tyskt bombardemang omkom många civila redan under krigets första timmar. Tyskarna genomförde också konsekvent utrotningsaktioner mot polska intellektuella och högutbildade enligt de s k ”Intelligenzaktion” och aktion AB, ”Ausserordentliche Befriedungsaktion” (Extraordinär pacificeringsaktion). På de polska områdena utförde ockupationsmakten ända fram till andra världskrigets slut 1945 massmord på landets invånare. Tyskland genomförde också förintelse av Polens judiska medborgare. Till skillnad från i ockuperade västeuropeiska länder bestraffades hjälp till judar med döden i det ockuperade Polen
På de sovjetiskockuperade områdena sattes många polacker i fängelse eller blev deporterade. I de sovjetiska fånglägren tvingades de till slavarbete med minimala matransoner, under fruktansvärda livsvillkor och usel hygien, och under ständig risk för attacker från kriminella sovjetiska medfångar.
Nederlaget 1939 var inte slutet på det polska motståndet. Inom landet skapades den största underjordiska statsorganisationen i hela det ockuperade Europa, med egen militär, parlament och rättsväsen och med hemligt utbildningsväsen. I Frankrike och Storbritannien återuppstod den polska armén, med deltagande av hundratusentals soldater i exil som deltog i kampen på alla europeiska och afrikanska frontavsnitt. Efter Tysklands anfall mot Sovjetunionen 22 juni 1941 underskrevs det s k Sikorski-Majskij-avtalet som möjliggjorde skapandet av en polsk armé på sovjetiskt territorium. Polackerna gav ett viktigt bidrag till de allierades seger och andra världskrigets slut. Tyvärr blev Polen inte fritt 1945 eftersom Europa delades enligt Jaltakonferensens beslut. Churchills uttryck ”järnridån” beskriver uppdelningen av Europa under efterkrigstiden och den ofrihet som rådde i Polen och andra länder som hamnade i den sovjetiska intressesfären. Polen återfick inte sin fulla suveränitet förrän efter 1989.