Bitwa warszawska i „cud nad Wisłą”

Pomimo że losy wojny obróciły się przeciwko niemu, Piłsudski nie stracił odwagi. Potrzebując broni i amunicji, wysłał premiera Władysława Grabskiego i szefa sztabu generalnego Tadeusza Rozwadowskiego z misją do obradującej w Belgii Rady Naczelnej Sojuszników. Alianci zachodni obiecali pomoc, która albo nie nadeszła (jak od Wielkiej Brytanii), albo nadeszła zbyt późno (jak od Francji). Do Warszawy wysłano jednak francusko-brytyjską misję dyplomatyczno-wojskową z gen. Piłsudski zaproponował Weygandowi stanowisko szefa polskiego sztabu generalnego, ale Weygand rozsądnie odmówił i został doradcą Rozwadowskiego. W tym czasie Tuchaczewski nadal posuwał się na zachód, mając śmiały plan przekroczenia Wisły pod Płockiem, aby zaatakować obrońców Warszawy od tyłu. Piłsudski wyczuł ten zamiar i po rozmowach z Rozwadowskim i Weygandem napisał w nocy z 5 na 6 sierpnia 1920 r. swój historyczny rozkaz dzienny, w którym nakazywał (1) na południu zatrzymać nieprzyjaciela na wschód od Lwowa (obecnie na Ukrainie); (2) na północy osłaniać lewą flankę wojsk polskich i utrzymać prawy brzeg Wisły dla obrony Warszawy; (3) w centrum skoncentrować nad Wieprzem pięciodywizyjną armię dla wykonania strategicznego manewru, który miał zakłócić tyły wojsk sowieckich podchodzących pod Warszawę.

Polskie morale były wysokie, a misja Weyganda pomogła przywrócić obsługę dostaw na linię frontu. Z magazynów w zachodniej Polsce zaczęły napływać nowe posiłki, a wyczerpane jednostki otrzymały świeże zapasy niezbędnych materiałów. Siły rosyjskie na południu nie wykonały żadnego wspólnego ruchu i zdawały się nie przeczuwać nadchodzącego ataku. Jako pierwsza ruszyła 5 Armia gen. Władysława Sikorskiego na północy. Ruch sowiecki wokół jego lewej flanki przybrał niepokojące rozmiary i musiał zostać zatrzymany. 14 sierpnia z pozycji obronnej w twierdzy Modlin, na północ od Warszawy, nacierała naprzód i od razu natknęła się na sowiecką Piętnastą Armię. Sikorski wytrwale atakował przez 15-16 sierpnia, a jego ludzie walczyli z determinacją. Nie odstraszyło go nawet pojawienie się na jego lewym tyłach elementów sowieckiej 4 Armii. Po wysłaniu oddziałów osłonowych do pilnowania tyłów, Sikorski zaatakował ponownie 17 sierpnia. Jego determinacja została nagrodzona, a Rosjanie ustąpili przed nim. Ich odwrót szybko przerodził się w rutynę.

Piłsudski sam objął dowództwo nad operacją znad Wieprza i 16 sierpnia rozpoczął natarcie ze swoimi dywizjami uderzeniowymi. Uderzenie na lewą flankę sowieckiej szesnastej armii było całkowitym zaskoczeniem, a ta stawiła niewielki opór. W ciągu następnych dwóch dni Polacy pokonali ponad 50 mil (80 km). Do 18 sierpnia sowiecka Trzecia Armia, która znajdowała się pomiędzy Piętnastą (zniszczoną przez Sikorskiego) a Szesnastą (rozbitą przez Piłsudskiego), cofnęła się w beznadziejnym zamieszaniu.

Na skrajnej prawicy sowieckiej Czwarta Armia, w której skład wchodziły najbardziej doświadczone pułki Armii Czerwonej oraz korpus kawalerii, dotarła do Wisły między Toruniem a Płockiem w ramach wielkiego ruchu zwrotnego. Czwarta Armia szykowała się do uderzenia na polską lewą flankę, gdy nagle Sikorski ruszył do przodu. Gdyby Sowieci kontynuowali agresywne natarcie nawet wtedy, być może odnieśliby sukces, ale zawahali się i zostali straceni. Ich połowiczne wysiłki przeciwko lewej stronie Sikorskiego nie przyniosły większych efektów i dopiero 20 sierpnia dotarł do nich rozkaz Tuchaczewskiego o generalnym odwrocie. 22 sierpnia pod Mławą (obecnie w Polsce) i 28 sierpnia pod Chorzelami (obecnie w Polsce) udało im się wyrąbać sobie przejście przez polskie linie, ale 24 sierpnia pod Kownem natknęli się na Czwartą Armię Piłsudskiego. Niemal nie podejmując próby ataku, przeszli haniebnie przez granicę wschodniopruską, by zostać internowanymi.

Szybkość polskiego pościgu była niezwykła. Od 16 do 25 sierpnia czołowe jednostki II Armii Wojska Polskiego przebyły około 200 mil (320 km). Czwarta Armia polska posuwała się do przodu średnio 25 mil (40 km) dziennie. Polskie linie zaopatrzenia pozostały daleko w tyle, a oddziały egzystowały jak mogły na wyczerpanym terenie. W tym momencie opór sowiecki był już tak złamany, że nie obawiano się kontrataku, a polskie jednostki miały dużo czasu na reorganizację. Podjęta przez Tuchaczewskiego próba zajęcia pozycji na linii Sejny-Grodno-Wołkowysk zakończyła się kolejną porażką (20-28 września). Do początku października wojska polskie odzyskały większą część terytorium zajętego w 1919 r.