12 августа Черчилль вновь передал Сталину просьбу повстанцев о помощи. 16 августа Сталин ответил Черчиллю: «После беседы с г. Миколайчиком я распорядился, чтобы Командование Красной Армии интенсивно сбрасывало вооружение в район Варшавы». Он сообщал также о направлении в Варшаву «парашютиста-связного». В то же время Сталин подчеркивал, что «варшавская акция представляет безрассудную ужасную авантюру, стоящую населению больших жертв. Этого бы не было, если бы советское командование было информировано до начала варшавской акции и если бы поляки поддерживали с последним контакт. При создавшемся положении советское командование пришло к выводу, что оно должно отмежеваться от варшавской авантюры, так как оно не может нести ни прямой, ни косвенной ответственности за варшавскую акцию».
Примерно такие же аргументы Сталин привел 22 августа в ответе на совместное послание Рузвельта и Черчилля от 20 августа, в котором они вновь призывали Сталина оказать помощь повстанцам. В то же время Сталин заявил: «Не может быть сомнения, что Красная Армия не пожалеет усилий, чтобы разбить немцев под Варшавой и освободить Варшаву для поляков. Это будет лучшая и действительная помощь полякам-антинацистам».
Однако взять Варшаву советским войскам оказалось нелегко. Характеризуя ход боевых действий на фронте в районе Варшавы в период восстания, генерал-майор фон Бутлар писал, что немецким войскам удалось остановить Красную Армию: «Все попытки русских форсировать Вислу оказались безуспешными, а немцы тем временем сумели укрепиться на левом берегу Вислы».
К.К. Рокоссовский вспоминал: «Все мосты, соединявшие предместье с Варшавой, оказались взорванными. В столице все еще шли бои… Разыгравшаяся в Варшаве трагедия не давала покоя. Сознание невозможности предпринять крупную операцию для того, чтобы выручить восставших, было мучительным. В этот период со мной беседовал по ВЧ Сталин. Я доложил обстановку на фронте и обо всем, что связано с Варшавой. Сталин спросил, в состоянии ли войска фронта предпринять сейчас операцию по освобождению Варшавы. Получив от меня отрицательный ответ, он попросил оказать восставшим возможную помощь, облегчить их положение. Мои предложения, чем и как будем помогать, он утвердил».
С 13 сентября советская авиация совершила 2 535 вылетов для доставки грузов повстанцам. Зенитная артиллерия Красной Армии обеспечивала повстанцам защиту от налетов вражеской авиации. К повстанцам были сброшены офицеры связи и корректировщики. 16 сентября части 1-й Польской армии, входившей в состав 1 – го Белорусского фронта, высадились на правом берегу Вислы. «Операция протекала тяжело, – писал Рокоссовский. – Первому броску десанта с трудом удалось уцепиться за берег. Пришлось вводить в бой все новые силы. Потери росли. А руководители повстанцев не попытались связаться с нами. В таких условиях удержаться на западном берегу Вислы было невозможно. Я решил операцию прекратить». Красная Армия сумела взять штурмом Варшаву лишь 17 января 1945 года в ходе нового наступления. В то же время было очевидно, что провалилась попытка установить в Варшаве власть Армии Крайовой, восстание лишь привело к гибели 200 тысяч жителей города и почти полному уничтожению польской столицы.
Пока в Варшаве шло восстание, а советские войска вели тяжелые бои в ее пригородах, представители эмигрантского правительства вели трудные переговоры с ПКНО о создании Временного правительства, безуспешно пытаясь добиться в нем ключевых постов. Сталин делал все от него зависевшее, чтобы добиться создания в Польше правительства не из эмигрантов, а лиц, лояльно относившихся к СССР.
Еще до завершения переговоров о создании коалиционного правительства 31 декабря 1944 года ПКНО было преобразовано во Временное правительство Польши, с которым СССР установил 4 января 1945 года дипломатические отношения. 21 апреля 1945 года в Москве Сталин подписал договоре дружбе, взаимной помощи и послевоенном сотрудничестве. Выступая на церемонии подписания договора, Сталин отчасти повторил то, что говорил в 1941 году при подписании совместной декларации правительства СССР и эмигрантского правительства Сикорского: что нужно решительно отказался от прошлой истории вековой вражды между Польшей и Россией, о том, что этой враждой пользовалась Германия, и о необходимости установить принципиально новые польско-советские отношения, основанные на дружбе. Сталин раскритиковал политику довоенной Польши, с представителями которой он подписывал декларацию 1941 года. Теперь он подчеркивал: «Старые правители Польши не хотели иметь союзных отношений с Советским Союзом. Они предпочитали вести политику игры между Германией и Советским Союзом. И, конечно, доигрались». Новой была и высокая оценка Сталиным международного значения договора. Он видел в нем «барьер с востока… против общего врага, против немецкого империализма». Договор между СССР и Польшей 1945 года заложил основы для существующих и ныне мирных, дружественных отношений Польши со славянскими народами России, Белоруссии и Украины.