Потребовалось провести значительную перегруппировку сил и средств из центра фронта на его правый фланг, что заняло довольно много времени. Затруднения с транспортом, а также отсутствие должного руководства со стороны штаба фронта привели к тому, что перегруппировка сил к назначенному сроку операции полностью не была завершена. К тому же план операции был рассчитан на ведение безостановочного наступления без каких-либо резервов. Накануне наступления командование фронтом издало приказ, в котором требовало от командующих армиями использовать в наступлении все дивизии, не выделяя ничего для армейского резерва. Короткий срок, отведенный на подготовку наступления Западного фронта, не позволил полностью сосредоточить все людские силы и материально-технические средства, предназначенные для этой операции. Таким образом, неадекватные указания Тухачевского неизбежно должны были сказаться на ходе боевых действий.
К началу наступления войска Западного фронта располагались следующим образом. Северная группа войск занимала рубеж: Опочка—Дисна—Янополье. Южнее ее располагалась 15-я армия. Ее фронт проходил от Янополья до района 15 км юго-восточнее города Лепель. Далее по восточному берегу Березины действовали части 16-й армии. Ее левый фланг находился в районе города Речицы.
Рано утром 14 мая 1920 года 15-я армия и части Северной группы перешли в наступление. 16-я армия не смогла в этот день начать наступление, поскольку не завершила перегруппировку частей. Прикрываясь естественным препятствием, образуемым Березиной и ее притоками с их болотистой долиной, 8-я и 1 — я польские пехотные дивизии оказали упорное сопротивление, особенно в районе Полоцка и Лепеля. Но после упорных боев польская оборона была прорвана. Войска 15-й армии уже в первый день наступления продвинулись вперед на 6-20 км и заняли Лепель. Потерпев поражение, польские части начали отход на Свенцяны и Молодечно. К исходу 16 мая основные силы 15-й армии, наступавшие в северо-западном направлении, вышли на рубеж Дисна—Зябки. Командование Западного фронта 17 мая изменило направление удара Северной группы с юго-западного на северо-западное, а 15-й армии — с северо-западного на юго-западное. В результате этого войска 15-й армии и Северной группы стали растекаться по фронту в трех направлениях, удаленных друг от друга на 50–70 км. Кроме того, за 5 дней фронт наступления 15-й армии расширился с 60 до 110 км.
Поляки воспользовались замедлением темпа наступления большевиков и организовали планомерный отход своих частей, а также подтянули резервы. У большевиков резервов не было, кроме того, из-за отсутствия связи между командованием и тыловыми учреждениями фронта и армий, а также вследствие недостатка обозов нарушилось регулярное снабжение боеприпасами. Тем временем польское командование спешно подтягивало резервы, усиливая свои войска перед Западным фронтом. Подход свежих сил позволил уже к 30 мая остановить дальнейшее продвижение войск Западного фронта. За 17 дней наступления части 15-й армии продвинулись вперед только на 110–130 км.
Для восстановления утраченных позиций польское командование создало ударные группы войск. Контрудар начался 31 мая. Армии Западного фронта, оказавшись без резервов и боеприпасов, утомленные и к тому же плохо управляемые командованием и штабом фронта, начали отступление. Только части 15-й армии потеряли убитыми, ранеными и пропавшими без вести 12 132 человека. К 8 июня 1920 года они были отброшены на 60—100 км до линии Узмены—Березино—река Березина, где фронт стабилизировался. Таким образом, за время с 1 по 8 июня поляки оттеснили большевиков почти на их исходные рубежи.
Еще 26 апреля Политбюро решило перебросить на Юго-Западный фронт часть войск с Кавказского фронта и ускорить перевозку запасных частей. В мае 1920 года Юго-Западный фронт получил более 41 тысячи человек пополнения. Одновременно на Юго-Западный фронт перебрасывалась с Северного Кавказа 1-я Конная армия. 29 мая началась перевозка на Украину 25-й Чапаевской дивизии. В апреле 1920 года на Юго-Западный фронт прибыла с Урала Башкирская кавалерийская бригада и другие части.