Однак наприкінці зими 1920 р. стало зрозуміло, що більшовицька Москва розпочинає підготовку до масштабного удару на Мінськ і Варшаву. Радянські війська мали утримувати оборону, а згодом перейти в наступ. У середині березня польська розвідка перехопила радіодепешу, де стверджувався намір Москви перекинути з Кавказу до України Першу кінну армію С. Будьонного. Це переконало Верховного головнокомандувача Ю. Пілсудського завдати превентивного удару на українському напрямку. Білі війська видавалися ненадійним союзником. Тому головну ставку було зроблено на воєнно-політичний союз з УНР. 11 березня 1920 р. відновлено переговори з Дипломатичною місією УНР. Однак перші дні переговорів минули в суперечках, які стосувалися лінії майбутнього українсько-польського кордону на Волині. У зв’язку з цим С. Петлюра у листі до прем’єра І. Мазепи 15 березня написав: «Польща має визнати нас, але, очевидно, за дорогу ціну; п’ять повітів Волині хоче собі взяти: Ковельський, Луцький, Дубенський, Рівненський і частину Крем’янецького. Про це офіційно сьогодні не говорять, але завтра-позавтра можуть рішуче заявити. Що нашій місії пощастить одстояти – сказати не можна. В кожному разі без того чи іншого порозуміння з Польщею ми не можемо одновити нашої державної праці».[17] Водночас поляки погоджувалися допомогти військовими та іншими засобами відвоювати в більшовиків лише Правобережну Україну до Дніпра, що теж не влаштовувало українську сторону. Вважалося, що Варшава не має юридичних прав на Лівобережжя, яке тривалий час перебувало у складі царської Росії. При цьому важливо було й не погіршити відносини з Антантою, яка після поразки А. Денікіна й надалі відстоювала плани відродження «єдиної і неподільної» Росії, допомагаючи білому генералу П. Врангелю захопити не лише Крим, а й здійснити похід на більшовицьку Росію. Не сприяла переговорам і позиція галицьких політиків, котрі, на думку С. Петлюри, були «хворим відгуком розпуки та дезорганізації». У ті дні він зауважував своєму військовому міністру: «Ми повинні в ім’я державності не рахуватися з розпукою, а мати тверду державну волю і не піддаватись на провокацію, все одно чи остання походить з нервів політичних, чи зі свідомих і недобрих мотивів».[18]
Тогочасні українсько-польські переговори відбувалися в режимі таємності, про їх перебіг не знали навіть депутати Сейму, члени сеймової комісії із закордонних справ, більшість польських дипломатів. Лише 3 квітня поляки висунули проект польсько-української угоди, в якій Варшава не лише визнавала Директорію УНР, а й обіцяла їй допомогти у визволенні Правобережжя; за Польщею пропоновано залишити Східну Галичину та сім із дванадцяти повітів Волинської губернії; польській національній громаді в Україні та українській національній громаді в Польщі гарантувалися рівні автономні права. До політичних домовленостей мали бути додані господарська й військова угоди.
Довгоочікуваний політичний договір між Польщею та УНР був підписаний у ніч з 21 на 22 квітня 1920 р. Варшава визнавала незалежність України, а Директорію – верховною владою УНР. Визначено польсько-українські кордони: за УНР визнано територію Правобережжя у межах до 1772 р. Водночас взято зобов’язання не укладати жодних міжнародних угод, спрямованих одне проти одного. Частиною цієї домовленості була військова конвенція від 24 квітня, згідно з якою українські та польські війська стали союзними у боротьбі проти експансії більшовицької Росії, яка неодноразово декларувала своє бажання запалити вогонь світової революції у Європі. Також відзначено спільне ведення бойових дій арміями під загальним польським командуванням, утворення української адміністрації на визволеній території, підконтрольній уряду ЗУНР, підпорядкування залізниці польському військовому командуванню. Українці мали забезпечити польську армію продуктами, організувати евакуацію польських військ після закінчення бойових дій з території України.[19]
Варто наголосити, що об’єднання збройних сил було важливим не лише для України, але й для Польщі. Ю. Пілсудський зважився на цей крок, попри застереження Антанти, яка не вважала Україну самостійним чинником у боротьбі з більшовицькою Москвою.
Зрозуміло, що цю угоду, яка дозволяла полякам окупувати Східну Галичину й частину Волині, не схвалили українські політичні партії Галичини, а також еміграційний уряд ЗУНР у Відні, який постійно надсилав протестні заяви до Паризької конференції, міжнародної дипломатії, керівників країн Європи та Америки. Особливо критикувався пункт таємної угоди про «відступлення» Польщі Східної Галичини, Холмщини, Підляшшя, частини Полісся і західних земель Волині, який, на думку делегації Української національної ради у Львові, був укладений проти волі західноукраїнської людності.[20] Зазначимо, що вичікувальну позицію стосовно угод зайняли польський Сейм і лівоцентристські партії; натомість націонал-демократи засудили цей союз і навіть похід на Київ.
Однак за тих складних умов у С. Петлюри реальної альтернативи не було. Власними силами визволити Україну, бодай її частину, Наддніпрянська армія не могла. Не вдалось С. Петлюрі й підняти всенародне повстання. Водночас частина наддніпрянців з недовірою ставилася до нового польського походу в країну.
На початку літа лінія польсько-російського фронту розтягнулася від Яруги над Дністром до околиць Києва і далі вздовж Дніпра, по гирло Прип’яті. Наддністрянський відрізок фронту (від Яруги до Липівця) боронили українські дивізії, що входили до 6-ої польської армії. Особливо важкі бої українські козаки провели проти Червоної армії 19–26 липня на берегах Збруча, Серету й Стрипи. Великий героїзм та самопожертву виявили козаки 6-ї дивізії М. Безручка під Замостям наприкінці серпня 1920 р., обороняючи місто від наступу 1-ї Кінної армії С. Будьонного.[21]
У середині вересня українські загони спільно з польськими вояками продовжили похід на схід, досягнувши 11 жовтня лінію р. Лозова, де фактично завершилася бойова співпраця з польським військом. Причиною цього стало підписання 12 жовтня у Ризі договору з радянськими республіками Росії та України, згідно з яким Варшава відмовилася від союзу із УНР, а також зобов’язалася не утримувати на своїй території ворожих більшовицькій Росії військових формацій – Армії УНР та інтернованих частин Білої армії. Знесилена Армія УНР 11 листопада форсувала Збруч і опинилася на території Польщі, де була інтернована в таборах Ланцута, Каліша, Щепйорно, Вадовиць, Александрова Куявського, Пікулич та ін..[22]
Польсько-український воєнно-політичний союз виявився короткотерміновим. Україна в цей час перебувала в міжнародній ізоляції. Завадила також прагматична політика країн Заходу, насамперед Великої Британії, яка неодноразово радила Польщі укласти мир із більшовицькою Росією. Паризька мирна конференція теж пропонувала сусіднім країнам не вести війну з Росією. На жаль, і американська дипломатія не схвалювала планів Ю. Пілсудського щодо спільної з Україною антибільшовицької кампанії 1920 р. Все це кардинально послаблювало український національно-державний табір, особливо після заборони діяльності її екзильного уряду в Тарнові та Варшаві й ліквідації таборів інтернованої Армії УНР.
Розчленування українських етнічних земель Радянським Союзом, Румунією, Чехословаччиною, Польщею ще більше радикалізувало в міжвоєнний період український національно-визвольний рух. Зокрема, праворадикальні сили – Українська військова організація (УВО), (створена 1920 р.) і Організація українських націоналістів (ОУН) (створена 1929 р., співзасновниками яких були недавні старшини і стрільці легіону УСС, армій ЗУНР і УНР) пропонували збройний шлях відновлення самостійної соборної Української держави; при цьому не заперечувався фізичний терор проти польських урядовців і силовиків, лояльних до них українських діячів.[23] Напередодні Другої світової війни українські націоналісти намагалися заручитися підтримкою офіційного Берліна. Українсько-німецького порозуміння прагнули й еміграційні уряди ЗУНР і Гетьманату П. Скоропадського, які в міжвоєнний період перебралися до Берліна.[24]