Die Schlacht von Warschau und „das Wunder an der Weichsel“
Obwohl sich das Blatt des Krieges scheinbar gegen ihn gewendet hatte, verlor Piłsudski nie die Nerven. Da er Waffen und Munition benötigte, schickte er seinen Premierminister Władysław Grabski und seinen Generalstabschef Tadeusz Rozwadowski auf eine Mission zum Obersten Alliierten Rat, der damals in Belgien tagte. Die westlichen Alliierten versprachen Hilfe, die entweder nicht (wie von Großbritannien) oder zu spät (wie von Frankreich) eintraf. Allerdings wurde eine französisch-britische diplomatische und militärische Mission unter der Leitung von General Maxime Weygand nach Warschau entsandt. Piłsudski bot Weygand den Posten des Chefs des polnischen Generalstabs an, aber Weygand lehnte vernünftigerweise ab und wurde stattdessen ein Berater von Rozwadowski. Zu diesem Zeitpunkt rückte Tuchatschewski immer noch nach Westen vor, mit dem kühnen Plan, die Weichsel bei Płock zu überqueren, um die Verteidiger Warschaus von hinten angreifen zu können. Piłsudski ahnte diese Absicht und schrieb nach Besprechungen mit Rozwadowski und Weygand in der Nacht vom 5. auf den 6. August 1920 seinen historischen Tagesbefehl, der vorschrieb, (1) dass im Süden der Feind östlich von Lemberg (heute in der Ukraine) aufgehalten werden sollte; (2) dass im Norden die linke Flanke der polnischen Streitkräfte gedeckt und das rechte Weichselufer für die Verteidigung Warschaus gehalten werden sollte; und (3) dass im Zentrum eine Armee von fünf Divisionen am Fluss Wieprz für ein strategisches Manöver konzentriert werden sollte, um die Rückseite der sowjetischen Armeen zu stören, wenn sie sich Warschau näherten.
Die polnische Moral war hoch, und die Weygand-Mission hatte dazu beigetragen, den Nachschub an die Frontlinien wieder herzustellen. Neue Verstärkungseinheiten wurden aus den Depots in Westpolen nach vorne verlegt, und dezimierte Einheiten erhielten frische Vorräte an lebenswichtigem Material. Die russischen Streitkräfte im Süden unternahmen keine konzertierten Aktionen und schienen nichts von dem bevorstehenden Angriff zu ahnen. Die Fünfte Armee von General Władysław Sikorski im Norden rückte als erste vor. Eine sowjetische Bewegung um seine linke Flanke hatte alarmierende Ausmaße angenommen und musste gestoppt werden. Am 14. August stieß er aus seiner Verteidigungsstellung bei der Festung Modlin, nördlich von Warschau, vor und traf sofort auf die sowjetische Fünfzehnte Armee. Sikorski setzte seine Angriffe während des gesamten 15. und 16. August fort, seine Männer kämpften mit Entschlossenheit. Nicht einmal das Auftauchen von Elementen der sowjetischen Vierten Armee in seinem linken Rücken schreckte ihn ab. Nach der Entsendung von Deckungsabteilungen, die seine Rückseite bewachen sollten, griff Sikorski am 17. August erneut an. Seine Entschlossenheit wurde belohnt, und die Russen wichen vor ihm zurück. Ihr Rückzug verwandelte sich schnell in eine Flucht.
Piłsudski selbst übernahm das Kommando über die Operation in Wieprz und begann am 16. August mit seinen Stoßdivisionen vorzurücken. Der Schlag gegen die linke Flanke der sowjetischen Sechzehnten Armee kam völlig überraschend, und sie leistete kaum Widerstand. In den nächsten zwei Tagen legten die Polen mehr als 80 km zurück. Bis zum 18. August war die sowjetische Dritte Armee, die zwischen der Fünfzehnten (von Sikorski vernichtet) und der Sechzehnten (von Piłsudski durchbrochen) lag, in hoffnungsloser Verwirrung zurückgefallen.
Auf der äußersten sowjetischen Rechten hatte ihre Vierte Armee, die einige der erfahrensten Regimenter der Roten Armee sowie das Kavalleriekorps enthielt, in einer großen Wendebewegung die Weichsel zwischen Toruń und Płock erreicht. Die Vierte Armee bereitete sich auf den Überfall auf die polnische linke Flanke vor, als Sikorski plötzlich vorrückte. Hätten die Sowjets ihren Angriff auch dann noch aggressiv vorangetrieben, hätten sie vielleicht Erfolg gehabt, aber sie zögerten und waren verloren. Ihre halbherzigen Bemühungen gegen Sikorskis linke Seite hatten wenig Wirkung, und erst am 20. August erreichte sie der Befehl Tuchatschewskis zum allgemeinen Rückzug. Am 22. August bei Mława (jetzt in Polen) und am 28. August bei Chorzele (jetzt in Polen) gelang es ihnen, sich einen Weg durch die polnischen Linien zu bahnen, aber am 24. August stießen sie bei Kovno auf Pilsudskis Vierte Armee. Fast ohne einen Angriff zu wagen, gingen sie schmachvoll über die ostpreußische Grenze zur Internierung.
Das Tempo der polnischen Verfolgung war bemerkenswert. Vom 16. bis 25. August hatten die Führungseinheiten der polnischen Zweiten Armee etwa 320 km zurückgelegt. Die polnische Vierte Armee rückte im Durchschnitt 40 km pro Tag vor. Die polnischen Nachschublinien wurden weit zurückgelassen, und die Truppen existierten so gut sie konnten in der erschöpften Landschaft. Zu diesem Zeitpunkt war der sowjetische Widerstand so vollständig gebrochen, dass ein Gegenangriff kaum zu befürchten war und die polnischen Einheiten ausreichend Zeit hatten, sich zu reorganisieren. Tuchatschewskis Versuch, entlang der Linie Sejny-Grodno-Wolkowysk Stellung zu beziehen, endete mit einer weiteren Niederlage (20.-28. September). Bis Anfang Oktober hatten die polnischen Truppen den größten Teil des 1919 besetzten Gebietes zurückerobert.