16 сентября 1939 г. управление Винницкой армейской группы переименовано в управление Волочиской армейской группы с управлением в г. Волочиск. Командующим войсками Волочиской группы назначен командующий войсками Винницкой армейской группы комкор Голиков Ф. И., членом Военного совета бригадный комиссар Г. Н. Захарычев. В состав группы вошли 17-й стрелковый корпус с приданными 38-й легкотанковой бригадой (с лёгкими танками Т-26) и 10-й тяжёлой танковой бригадой (со средними танками Т-28), 2-й кавалерийский корпус с приданной 24-й легкотанковой бригадой (с быстроходными лёгкими танками БТ), авиационные и другие специальные части.[1],[2]
Волочиская армейская группа создана в составе Украинского фронта. Группа должна была «нанести мощный и решительный удар по польским войскам и быстро наступать на м. Трембовля, г.Тарнополь, г.Львов и к исходу 13 сентября выйти в район Езерны; к исходу 14 сентября овладеть районом Буек, Перемышляны, Бобрка, имея дальнейшей задачей овладение г. Львов».[2]
19 сентября около 2.00 сводный моторизованный отряд под командованием командира 5-й кавалерийской дивизии 2-го кавалерийского корпуса комбрига Я. Шарабурко (600 спешенных кавалеристов и 35 танков) подошёл к г. Львову. К 4.00 24-й лтбр, командир полковник П. С. Фотченков, был уже в городе.[2]
В течение 19 сентября советские войска вели бои и переговоры с польским гарнизоном и германскими пехотными частями, окружавшими город.[2]
20 сентября командир 2-го кавалерийского корпуса комдив Ф. Я. Костенко получил приказ готовиться к штурму г. Львова. В результате переговоров между представителями командования Германской армии и Красной Армии после 20.00 германские войска начали отход от города, а советские войска окружали город.[2]
Ночью 21 сентября советские войска занимали позиции вокруг города, одновременно готовясь к атаке города, назначенной на 9.00: 14-я кд должна была атаковать город с севера и северо-востока, сводный отряд 17-го ск с 38-й лтбр — с востока; 5-я кд вместе с 10-й ттбр — с юго-востока, а 3-я кд — с юга и юго-запада.[2]