В сентябре 1919 г. в связи с приближением фронта в Полоцке вновь была объявлена эвакуация. Город покинули многие учреждения и отдельные предприятия. 20 сентября польские войска вышли на южную окраину города и оккупировали Задвинье. Под прикрытием интенсивного артиллерийского огня польские силы предпринимали попытки форсировать Западную Двину и занять весь город. Благодаря упорному сопротивлению, захватчики перешли к обороне, что положило начало позиционной войне, длившейся 8 месяцев. Образованные дружины самообороны рыли окопы и пулемётные гнёзда. Мирные жители жертвовали на благо оборонявших город красноармейцев тёплую одежду, обувь, продукты питания. В условиях оккупации работали три школы, больница, железная дорога и другие учреждения.
Весной 1920 г. на Западный фронт были переброшены новые войсковые части. Главный удар по польским войскам было решено нанести в районе Полоцка. В мае город посетил командующий Западным фронтом М.Н. Тухачевский. После его приезда, 14 мая войска перешли в наступление, и на следующий день Полоцк был освобождён.