Po południu 20 września oddziały generała Sosnkowskiego ruszyły do ostatniego – jak się później okazało – natarcia w kierunku Lwowa. W tym samym momencie pod Zboiskami i Winnikami pojawiły się sowieckie czołgi. Lwów był od tego momentu praktycznie całkowicie okrążony – przez Sowietów i Niemców.
Sowieci szybko rozszerzyli pierścień okrążenia na oddziały walczące na północ, zachód i południe od miasta – w tym wojska generała Sosnkowskiego. Po dwudniowych zaciekłych walkach w 11. DP zostało ok. 800–1000 bagnetów, a do Lwowa przebił się 20 września pod Hołoskiem jedynie zbiorczy batalion mjr. Eugeniusza Lityńskiego w sile zaledwie 150 bagnetów. Wkrótce wojska niemieckie otrzymały rozkaz pozostawienia Lwowa Armii Czerwonej. Przed południem 21 września 1. Dywizja Górska oraz oddziały XVIII Korpusu Armijnego generała Baiera kontynuowały odwrót spod Lwowa w kierunku za rzekę San. Były podczas tego odwrotu stopniowo luzowane przez oddziały sowieckie.
Po południu tego dnia silne oddziały sowieckie podeszły do wysuniętych polskich stanowisk pod Lwowem. Generał Langner nakazał otworzyć ogień. Po godzinie walki Sowieci zaczęli się cofać. Langner otrzymał meldunek, że Sowieci chcą negocjować. Generał spotkał się z komisarzem politycznym, pułkownikiem Makarowem, w pobliżu Lesienic: