3 сентября Великобритания и Франция объявили войну Германии. «Ближайшей целью немецкого верховного командования, — сказал Гитлер своим командирам, — остается быстрое и победоносное завершение операций против Польши». В девять часов вечера того же дня немецкая субмарина U-30 под командованием Юлиуса Лемпа торпедировала британский пассажирский лайнер «Атения», приняв его за вооруженный корабль. «Атения» отплыла в Монреаль из Ливерпуля до объявления Британией войны, имея на борту 1103 пассажира. Из 112 пассажиров, которые погибли той ночью, 28 были гражданами США, но президент США Франклин Рузвельт подчеркнул в радиообращении к американскому народу: «Пусть ни один мужчина, ни одна женщина не говорят бездумно или ошибочно о том, чтобы Америка отправила свои армии на поля Европы. В настоящий момент готовится объявление нейтралитета со стороны Америки».
Уверенный в быстрой победе Гитлер вечером 3 сентября покинул Берлин в специальном поезде «Америка», в котором ему предстояло прожить следующие две недели, наблюдая за эпизодами своего первого военного триумфа и принимая поздравления. Тем временем британское правительство начало сброс антинацистских пропагандистских листовок над Германией в рамках своего плана «Западный ветер — 14». Ночью 3 сентября десять самолетов понесли 13 тонн листовок через Северное море и немецкие границы, чтобы сбросить их над Руром; шесть миллионов листов, которые говорили немцам: «Ваши правители обрекли вас на бойни, нищету и лишения войны, которую они не могут и надеяться выиграть».
Первый налет британских бомбардировщиков на Германию случился 4 сентября, когда немецкие войска продолжали продвигаться вглубь Польши под прикрытием господства своих военно-воздушных сил. В этот день десять бомбардировщиков «Бленхейм» атаковали немецкие корабли и военно-морские сооружения в Вильгельмсхафене. Они не причинили кораблям серьезного ущерба, но пять самолетов были сбиты огнем немецких зенитных орудий. В числе погибших британцев был лейтенант авиации Х. Б. Лайтоллер, отец которого Чарльз был старшим по званию британским офицером, выжившим при гибели «Титаника» накануне Первой мировой войны.
Новости о рейде против немецких кораблей подняли боевой дух Британии. «Мы даже могли различить белье, которое висело на веревках», — рассказал слушателям Британского радио первый лейтенант, который руководил атакой. «Когда мы пролетали над судном, — добавил он, — то видели, как экипаж бежит к боевым позициям. Мы сбросили бомбы. Второй пилот, который летел сзади, заметил два попадания». Первый лейтенант и пилот-разведчик были награждены Крестом летных заслуг.
Британским пилотам было приказано не подвергать опасности жиз— ни немецких гражданских лиц. На данном этапе войны такие приказы не только казались правильными с нравственной точки зрения, но и вполне выполнимыми. Немецкие командиры их не отдавали. «Повсюду началась жестокая партизанская война, — писал 4 сентября немецкий генеральный квартирмейстер Эдуард Вагнер, — и мы безжалостно выжигаем ее. Мы не будем договариваться. Мы уже назначили чрезвычайные трибуналы, и они постоянно работают. Чем сильнее мы ударим, тем скорее вновь наступит мир». Удары сыпались как с суши, так и с воздуха. В Быдгоще 4 сентября были убиты свыше тысячи поляков, в том числе несколько десятков подростков в возрасте от двенадцати до шестнадцати лет. Их выстроили у стены на рыночной площади и расстреляли. При входе в Пётркув 5 сентября немцы подожгли десятки домов евреев, а затем застрелили тех, кто пытался сбежать из горящих зданий. Войдя в строение, которое избежало огня, солдаты вывели шесть евреев и приказали им бежать; пятерых они застрелили, а шестой, Бунем Лебель, умер позднее от ран.
В ту неделю в Польше горело много городов; тысячи поляков погибли в огне или были застрелены при попытке сбежать. Одновременно бушевали две войны: одна — на фронте, между вооруженными людьми, вторая — в городах и селах далеко в тылу. Дикая и всеохватная война началась и на море. В тот же день, 5 сентября, немецкие подводные лодки потопили пять беззащитных торговых судов — четыре британских и одно французское. Британцы не стали медлить с ответом: легкий крейсер «Аякс», находившийся на боевом дежурстве, потопил два немецких торговых судна «в соответствии с правилами войны», как проинформировал своих коллег по военному кабинету первый лорд Адмиралтейства Британии Уинстон Черчилль. Торговые корабли не смогли остановиться по приказу.