К 25 сентября Западная Беларусь была полностью занята Красной Армией. Уже 22 сентября генерал Гудериан и комбриг Кривошеин на главной улице Бреста приняли парад германских и советских войск, затем советские войска были отведены за Буг. 28 сентября в Москве был подписан договор между СССР и Германией о дружбе и границах, по которому устанавливалась новая Западная граница Советского Союза по так называемой «линии Керзона». В секретном дополнительном протоколе была зафиксирована договоренность о вхождении территории Литвы в сферу влияния СССР в обмен на Люблинское и часть Варшавского воеводств, которые попадали в сферу влияния Германии. 10 октября 1939 г., по решению правительства СССР, Литве были переданы Вильно и Виленское воеводство, и летом 1940 г. – Свентянский и Гадутишский районы, часть Островецкого, Ошмянского и Свирского районов.
Большинство крестьян, рабочих, ремесленников, интеллигенции Западной Беларуси встречало Красную Армию как освободительницу. 20 сентября ЦК Компартии Беларуси составил списки работников для временных управлений, были подобраны на руководящие должности партийные, советские и хозяйственные кадры. Всего до октября 1940 г. в Белостокскую область было направлено 12396 человек, Брестскую – 5989 человек. Эти люди не знали местного уклада жизни, обычаев, языка, а поэтому не пользовались доверием местного населения. Во всех городах и поветах были созданы временные управления, в деревнях – крестьянские комитеты из местных активистов, представителей Красной Армии и присланных из восточных районов коммунистов и комсомольцев. Они налаживали работу промышленных предприятий, медицинское обслуживание населения, открывали школы.
1 октября 1939 г. Политбюро ЦК ВКП(б) приняло постановление «Вопросы Западной Беларуси и Западной Украины», которым обязывало созвать Украинское и Белорусское Народные собрания. 22 октября 1939 г. в Западной Беларуси были проведены выборы в Народное собрание, в которое было избрано 929 депутатов. 28-30 октября в Белостоке состоялось Народное собрание Западной Беларуси . Оно приняло декларацию об установлении Советской власти на всей территории Западной Беларуси, конфискации помещичьих земель, национализации банков и крупной промышленности. Собрание приняло декларацию о вхождении Западной Беларуси в состав СССР и БССР и избрало полномочную комиссию, которой поручалось передать Верховному Совету СССР и Верховному Совету БССР его решения. 2 ноября 1939 г. сессия Верховного Совета СССР и 12 ноября сессия Верховного Совета БССР приняли законы о включении Западной Беларуси в состав СССР и воссоединении ее с БССР.
В результате этого территория БССР увеличилась с 125,5 тыс. кв. км до 225,7 тыс. кв. км, а численность населения выросла – в 2 раза и составила 10 млн. 200 тыс. человек. В декабре 1939 – январе 1940 гг. было введено новое административно-территориальное деление, созданы Барановичская, Белостокская, Брестская, Вилейская и Пинская области и 101 район. В феврале-марте партийные и комсомольские организации, местные органы власти в Западных областях оказались включенными в сталинскую командно-административную систему, стали ее составной частью. Это отразилось на методах работы и ходе социально-экономических преобразований.
В ноябре-декабре 1939 г. были национализированы не только крупные и средние предприятия, но и часть мелких, что противоречило решениям Народного собрания Западной Беларуси. Обновлялись и реконструировались промышленные предприятия, строились новые фабрики и заводы. К концу 1940 г. в Западных областях БССР действовали 392 промышленных предприятия, на которых было занято около 40 тыс. человек. Объем промышленной продукции по сравнению с 1938 г. вырос в 2 раза. До войны было создано 1115 колхозов, которые объединяли 6,7% хозяйств и 7,8% земли. В отношении кулачества проводилась политика ограничения. Из Западных областей органами НКВД в восточные районы была выселена часть зажиточного крестьянства. Но в большинстве районов выселение не проводилось. В апреле 1941 г. были установлены нормы землепользования в размере 10, 12, 15 га земли в зависимости от местных условий.
В Западных областях была создана советская система социального обеспечения, введено бесплатное медицинское обслуживание населения, открыто много поликлиник, больниц. В 1940-1941 учебном году действовало 5958 общеобразовательных школ, 5 институтов, 25 средних специальных учебных заведений. К началу 1940 г. работало 5 драмтеатров, 100 кинотеатров, 92 Дома культуры, 220 библиотек. Семью белорусских литераторов пополнили П. Пестрак, М. Танк, В. Тавлай и др.