1 августа в Берлин поступило сообщение о благожелательном отношении Москвы к идее соглашения. 2 августа Риббентроп в разговоре с поверенным в делах СССР в Германии Г.А. Астаховым выдвинул идею советско-германского секретного протокола, который бы разграничил интересы обеих сторон «на всем протяжении от Черного до Балтийского моря».
10 августа советник германского МИДа К. Шнурре сообщил Астахову, что война с Польшей стала неизбежной, поэтому желательно знать, какова будет позиция СССР в случае германо-польской войны. Советник подчеркнул, что германские интересы в Польше ограниченны и Рейх готов считаться с интересами СССР, связанными с обеспечением его безопасности.
12 августа Астахов проинформировал Шнурре о полученном им из Москвы ответе. Молотов выразил готовность обсудить поставленные немцами вопросы, включая польскую и другие политические проблемы, хотя предлагалось вести переговоры без спешки, принципиальное согласие на переговоры было получено. Это означало, что Москва не встанет на пути германских планов в отношении Польши.
Результатом последующих переговоров были советско-германский Договор о ненападении и секретный протокол к нему, подписанные в ночь с 23 на 24 августа Молотовым и Риббентропом в присутствии Сталина.
Фактически это было соглашение не о нейтралитете, а о сотрудничестве. В нем предусматривались консультации, информация друг друга, решение вопросов «в порядке дружественного обмена мнениями» и т. д. Взаимному сотрудничеству был посвящен и секретный протокол, разграничивший сферы обоюдных интересов СССР и Германии в Восточной Европе. Предвидя, а точнее планируя, «территориально-политическое переустройство областей», входивших в состав Прибалтийских государств и Польши, стороны заранее договорились, какие территории составят сферу интересов рейха, какие — СССР В дальнейшем предполагалось выяснить, «является ли в обоюдных интересах желательным сохранение независимого Польского государства и каковы будут границы этого государства». 24 августа Политбюро ЦК ВКП(б) приняло решение созвать 28 августа внеочередную IV сессию Верховного Совета СССР, включив в ее повестку вопрос о ратификации Договора о ненападении между Германией и СССР 1 сентября 1939 года вермахт вступил на территорию Польшу, а два дня спустя Англия и Франция объявили войну Германии. 3 сентября Риббентроп через своего посла передал Молотову, что разгром польской армии займет несколько недель; в результате будут заняты области, входящие в сферу германских интересов, и потребуется сокрушить те воинские соединения, которые уйдут на территорию, составляющую сферу интересов СССР. Шуленбургу поручалось выяснить, не может ли Советский Союз ввести свою армию в эти районы.