Plan polskiego Naczelnego Dowództwa zakładał, że 1. i 4 Armia oraz Grupa Poleska do 5 sierpnia będą bronić linii Narew – Orlanka oraz Leśna – Brześć, aby umożliwić przygotowanie kontrofensywy z rejonu Brześcia na lewe skrzydło wojsk Frontu Zachodniego Michaiła Tuchaczewskiego. Rozstrzygającą operację na linii Bug, Ostrołęka, Omulew doradzał też gen. Maxime Weygand.
Walki pod Ostrowią Mazowiecką 4 sierpnia grupa generała Lucjana Żeligowskiego rozpoczęła odwrót z rejonu Zambrowa do lasów na wschód od Ostrowi. W tym czasie sowieckie 16. i 33 Dywizja Strzelców kontynuowały pościg równoległy, a ich ubezpieczenia bojowe wyszły na szosę Ostrów Mazowiecka – Zambrów i przecięły marszruty polskich kolumn taborowych.
Jeszcze przed południem sowiecka 48 Brygada Strzelców uderzyła na Ostrów Mazowiecką, obsadzoną jedynie przez pododdziały sztabowe wsparte baterią artylerii ciężkiej. Po krótkiej walce czerwonoarmiści złamali polską obronę i opanowali miasto, odcinając drogę odwrotu grupie gen. Żeligowskiego. Około południa pod Ostrów dotarła polska 10 Dywizja Piechoty. Jako pierwsze walkę o miasto rozpoczęły oddziały sztabowe i taborowe dywizji, tworzące czoło kolumny. Kontratak nieprzyjaciela rozproszył je i żołnierze sztabowi i taborowi schronili się w okolicznych lasach. Dopiero nadciągające 29.