К 18 сентября войска Красной Армии подошли к Вильно. В это время в Вильно находились лишь незначительные польские части: около 16 батальонов пехоты (примерно 7 тыс. солдат и 14 тыс. ополченцев) с 14 легкими орудиями. Однако общего отношения ко вторжению Красной армии у польского командования в Вильно не было. В 9 часов 18 сентября командующий гарнизона полковник Я. Окулич-Козарин отдал приказ: «Мы не находимся с большевиками в состоянии войны, части по дополнительному приказу оставят Вильно и перейдут литовскую границу; небоевые части могут начать оставление города, боевые — остаются на позициях, но не могут стрелять без приказа».
Однако поскольку часть офицеров восприняла этот приказ как измену, а в городе распространились слухи о перевороте в Германии и объявлении ей войны Румынией и Венгрией, полковник Окулич-Козарин около 16.30 решил воздержаться от отдачи приказа на отступление до 20 часов. Около 19.10 командир 2-го батальона, развернутого на южной и юго-западной окраине города, подполковник С. Шилейко доложил о появлении советских танков и запросил, может ли он открыть огонь. Пока Окулич-Козарин отдал приказ об открытии огня, пока этот приказ был передан войскам, 8 танков уже миновали первую линию обороны и для борьбы с ними были направлены резервные части.
Около 20 часов Окулич-Козарин отдал приказ на отход войск из города и выслал подполковника Т. Подвысоцкого в расположение советских войск с тем, чтобы уведомить их, что польская сторона не хочет с ними сражаться и потребовать их ухода из города. После этого сам Окулич-Козарин уехал из Вильно, а вернувшийся в штаб около 21 часа Подвысоцкий решил защищать город и около 21.45 издал приказ о приостановке отхода войск.
В это время в городе шли некоординированные бои, в которых большую роль играла виленская польская молодежь. Учитель Г. Осиньский организовал из учащихся гимназий добровольческие команды, занявшие позиции на возвышенностях. Стреляли самые старшие, остальные доставляли боеприпасы, организовывали связь и т. п.
Подойдя около 19.30 18 сентября к Вильно, 8-й и 7-й танковые полки 3-го кавкорпуса завязали бой за южную часть города. 8-й танковый полк в 20.30 ворвался в южную часть города. 7-й танковый полк, натолкнувшийся на упорную оборону, только с рассветом смог войти в юго-западную часть города.
Для поражения танков в городе широко использовались бутылки со смесью бензина и нефти. Один советский танк был сожжен на Завальней улице. В танке погибли механик-водитель Шенкунос и башенный стрелок Кульков, а командир эскадрона старший лейтенант Бодыль был ранен, но сумел отползти от танка и, сняв фуражку, с наганом в руке стал пробираться к своим. Позднее его, потерявшего сознание, случайно подобрали танкисты экипажа младшего командира Куликова. Выяснив, что значительная часть регулярных войск и штабов уже покинула город, подполковник Т. Подвысоцкий был вынужден около 22.30 принять решения об оставлении Вильно и отходе к литовской границе. Ночью польские войска стали отходить за р. Вилия.
В 5 часов 19 сентября передовой отряд группы полковника К.И. Ломако достиг Зеленого моста, где завязалась перестрелка. В 5.45 туда же подошли танки 8-го танкового полка. В течение двух часов возле Зеленого моста шел бой, завершившийся его захватом в 8.50. В ходе боя было уничтожено 3 противотанковых орудия и 5 станковых пулеметов.
Стремясь сжечь Зеленый мост, поляки поставили на нем и подожгли машину с бочкой бензина, но танк под командованием Дьячека сбил машину с моста, пожар был потушен, и войска переправились в северную часть города.
В 10 часов была захвачена товарная станция, где находилось 3 эшелона с боеприпасами и военным снаряжением. В 12.45 было захвачено жандармское управление, к которому подъехал танк под командованием Щечка. Направив пушку и пулемет в окно, командир танка вместе с рабочими направился в здание.
Часть полицейских, увидев танк, разбежалась, а остальные сдались и даже помогали выносить из здания оружие.
В 13 часов был занят вокзал. В 16 часов вновь возникла перестрелка у Зеленого моста, в ходе которой были подбиты одна бронемашина и танк. К 18 часам сопротивление противника было сломлено и к вечеру 19 сентября обстановка в городе нормализовалась, но отдельные перестрелки возникали вплоть до 2 часов ночи 20 сентября.
В боях за Вильно части 11-й армии потеряли 13 человек убитыми и 24 человека ранеными, было подбито 5 танков и 4 бронемашины. 20–23 сентября советские войска подтягивались к Вильно, занимаясь очисткой города и прилегающих районов от польских частей. Стоит отметить, что около 100 солдат польской армии с оружием примкнули к передовому отряду 24-й кавдивизии РККА и помогали разыскивать скрывшихся офицеров и разоружать еще не сдавшиеся польские части. Всего было взято в плен около 10 тыс. человек, трофеями советских войск стали 97 паровозов, 473 пассажирских и 960 товарных вагонов (из них 83 с продовольствием, 172 с овсом, 6 с боеприпасами, 9 цистерн с бензином и 2 со спиртом).
Источник: Мельтюхов М.И. Прибалтийский плацдарм (1939–1940 гг.). Возвращение Советского Союза на берега Балтийского моря. — М.: Алгоритм, 2014