Попри те що вже вранці 1 листопада Д. Вітовський рапортував К. Левицькому про взяття Львова, усіма важливими з військової точки зору пунктами галицької столиці українські загони не оволоділи. Головну мету своїх дій українці вбачали в нейтралізації австрійців, проте основна загроза виходила не від них. У місті діяла Львівська округа Польської організації військової, яка мала свої філії також у Станіславові, Бродах, Ярославі, Коломиї й підтримувала тісні зв’язки з Краковом. Також у Львові функціонували військові організації «Польський допоміжний корпус», «Польські кадри військові», активними були польські офіцери австро-угорської армії, члени парамілітарних організацій та студентська молодь. Увечері 31 жовтня діячі цих організацій обрали єдине командування для польських збройних загонів Львова, яке очолив капітан Ч. Мончинський. Коли ж стало відомо про виступ українців, Ч. Мончинський оголосив мобілізацію й наказав негайно підготуватися до оборони міста.

У день українського виступу — 1 листопада 1918 р. — пополудні почалося польське повстання у Львові. Його осередком стала міська школа ім. Конарського, але також польські пункти опору виникли в районі «Політехніки», Гицлевої гори, собору св. Юра, поштамту, Цитаделі, головного залізничного двірця (вокзалу). Усі польські політичні та громадські угруповання Львова об’єдналися й утворили Польський комітет народовий, який закликав поляків, що жили в місті, до зброї. Галицька столиця поділилася: західна та південно-західна частини були польськими, середмістя та східна частина — українськими. Оскільки жодна зі сторін не була впевнена в перемозі, одночасно з боями, коли 1 листопада до будинку Сейму прибула польська депутація, розпочалися переговори. На перемовах українська делегація, до складу якої входив, зокрема, Галицький митрополит Андрей (Шептицький), переконувала поляків визнати українську владу принаймні в частині Галичини, однак ті не погоджувалися. Неодноразово було укладено угоди про перемир’я.

Протягом перших днів листопада 1918 р. у Львові воювало 1400 українських солдатів (з австрійських запасних підрозділів, які перебували в місті) проти 1100 польських військовиків і місцевого населення, серед якого було багато молоді («польські орлята»). Водночас сторони постійно збільшували свою чисельність. Після встановлення української влади в повітах Східної Галичини зайві військові частини звідти негайно відсилали до Львова. Українське командування дуже розраховувало на легіон УСС, який прибув до Львова з Буковини 3 й 4 листопада, маючи лише 800 багнетів. 15 листопада українська влада видала наказ прискорити мобілізацію на місцях і надсилати збройні загони до охопленої боями столиці Галичини. Із середини листопада для поповнення українських сил надійшов загін імені Івана Гонти під командуванням отамана А. Долуда, що самовільно перебрався до Львова з Наддніпрянщини.

Можливості поляків у ракурсі збройної допомоги Львову в перші дні листопада були дуже обмежені. Усе ще окупована німцями Варшава не мала практично жодної інформації про Львів: 3 листопада надійшли відомості про захоплення міста нібито австрійською 2-ю армією, що в такий спосіб забезпечувала собі відхід на батьківщину. Поляки Західної Галичини були зайняті її звільненням від австрійців. Проголошення 7 листопада 1918 р. у Любліні Тимчасового уряду відрізало Галичину від Польського королівства, а сам Люблін теж не чинив спроб прийти на допомогу польським повстанцям Львова. Їм вирішили були допомогти земляки з Наддніпрянщини (тут існувало відділення ПОВ в Україні, на чолі якого стояв майор Л. Ліс-Куля), проте загін із 1000 солдатів, який ті надіслали, роззброїли українці під Тернополем. У цих умовах польська Начальна команда Львова могла розраховувати лише на власні сили: 3 листопада вона оголосила часткову мобілізацію колишніх вояків австрійської армії та цивільного населення Львова, що дещо збільшило лави повстанців. Проте головна допомога полякам надійшла все ж із заходу.

Хоча в більшості повітів Східної Галичини в перші дні листопада замайоріли синьо-жовті прапори, на лінії річки Сян і в Засянні спроби встановити українську владу наштовхнулися на перешкоди. Українцям не вдалося перебрати владу в Ярославі, Томашові, Грубешові та інших містах за Сяном. Натомість українці австро-угорської армії доволі безболісно оволоділи Журавицями під Перемишлем, а в самому Перемишлі сторони домовилися про перемир’я, поділ міста за лінією Сяну та утворення спільної українсько-польської комісії. Проте, посилаючись на недотримання поляками умов перемир’я, 4 листопада український збройний загін зайняв місто, роззброївши польську варту й інтернувавши австрійського коменданта — поляка С. Пухальського. Водночас поляки 7 листопада заволоділи Журавицею, а вже 11 листопада залізницею з Кракова до Перемишля прибув чималий польський підрозділ (1000 осіб) на чолі з уродженцем Львова — капітаном Ю. Стахевичем. Після бою поляки заволоділи містом, але, що важливіше, Перемишль мав пряме залізничне сполучення зі Львовом, тож став зручним плацдармом для наступу на галицьку столицю.

Під час чергового перемир’я у львівських боях 20 листопада на залізничний вокзал прибув сформований у Перемишлі загін підполковника М. Карасєвича-Токажевського. Чисельність польських загонів Львова відтак нараховувала 4900 осіб і помітно кількісно перевищувала українські сили.

Хоча нічне прибуття до міста ворожого поповнення виявилося для українського командування цілковитою несподіванкою, наступ поляків на українські позиції був відбитий. Тим не менш, реально оцінюючи ситуацію, уже опівдні 21 листопада головний комендант Галицької армії Г. Стефанів терміново зібрав військову нараду, на якій обґрунтував доцільність тимчасового залишення Львова, запропонувавши УНРаді та уряду ЗУНР виїхати до Тернополя чи Золочева. Занепокоєний успіхами поляків на львівському фронті, політичний провід ЗУНР довірився командуванню. Опівночі місто залишило керівництво республіки, окрім кількох діячів, які взялися захищати українське населення Львова; а згодом у східному та північному напрямках із міста вийшла Галицька армія. Українські військові частини зайняли бойову лінію Підбірці — Лисиничі — Винники — Чишки, утворивши Підльвівський фронт. Удосвіта 22 листопада, коли виявилося, що українці не відповідають на постріли, поляки без опору захопили Львів. Над львівською ратушею замайорів польський прапор, у місті почав діяти польський Тимчасовий урядовий комітет.

Відтоді головною метою українсько-польської війни став не захист державних кордонів ЗУНР, а боротьба за повернення Львова. Втрата столиці підірвала авторитет молодої республіки, указувала на небоєздатність її армії, а також негативно позначилася на моральному стані як солдатів, так й українського населення Східної Галичини загалом. Після 22 листопада столицю ЗУНР було перенесено до Золочева, згодом — до Тернополя, а врешті — до Станіславова (січень 1919 р.).

Збройними силами ЗУНР була Галицька армія, яку утворили добровольці запасних полків австро-угорської армії в Східній Галичині. Пізніше до неї приєднався добровольчий легіон УСС. Вищим органом управління армії була її Начальна команда, яку в перші дні боїв за Львів очолював генеральний отаман Г. Коссак, а згодом — полковник Г. Стефанів. 13 листопада 1918 р. територію ЗУНР було поділено на військові області, які об’єднували 12 окружних та 60 повітових команд, завданнями яких були мобілізація, вишкіл новобранців, підготовка старшинських кадрів, охорона запілля, державного майна, комунікацій та цивільного населення. Тоді ж оголосили часткову мобілізацію до Галицької армії. Командний склад війська поповнили, окрім колишніх австрійських офіцерів українського походження, австрійські німці, чехи та представники інших націй.

Протягом грудня 1918 р. було завершено формування бойових груп Галицької армії, які утворили майже 300-кілометровий фронт на західних кордонах ЗУНР. Перші й найбільш боєздатні групи «Схід» і «Старе Село» утворилися на Підльвівському фронті одразу ж після відступу українських військ зі столиці. Їхній кістяк склали сотні УСС. Бойові групи північного флангу українсько-польського фронту в Галичині (у районі Рави-Руської — Жовкви — Немирова — Яворова) являли собою неорганізовані партизанські загони без належного зв’язку з Начальною командою. Тут утворилися група «Угнів», група А. Долуда та інші, названі за іменами командувачів. У грудні 1918 р. вони були об’єднані в групу «Північ». На південному відрізку фронту утворилися групи «Щирець», «Рудки», «Крукеничі», «Любінь Великий», «Лютовиська», «Хирів», «Глибока» та «Старий Самбір». Нечіткість і різнобій військових формацій Галицької армії, їхня невпорядкованість змусили Начальну команду на початку січня 1919 р. провести повну реорганізацію для перетворення збройних сил ЗУНР на регулярну армію: усі військові формування об’єднали в три корпуси. До корпусу входило від 2 до 4 бригад, кожна з яких складалася з 3—5 піхотних куренів (батальйонів), полку артилерії, кінної сотні, сотні зв’язку, технічної сотні й допоміжних формувань. Назви корпусів і бригад містили порядкові номери, а бригади, окрім числа, отримували ще й назву тієї місцевості, де починали формуватися (наприклад, 2-га Коломийська, 3-тя Бережанська, 4-та Золочівська, 5-та Сокальська тощо). Однак постійні бойові дії не дозволяли виробити чітку структуру армії й упорядкувати склад військових з’єднань. На початку 1919 р. чисельність Галицької армії зросла до 15 000 вояків.

Галицькій армії протистояли збройні сили Польщі (Другої Речі Посполитої) — Військо польське. З листопада 1918 р. воно формувалося в Галичині на добровільній основі з колишніх солдатів армії Австро-Угорщини, членів парамілітарних організацій та патріотичної молоді. Командний склад війська створили кадрові офіцери формувань Першої світової війни: австро-угорської армії, Польської сили збройної, Легіонів польських та Польського допоміжного корпусу. Одразу після передачі влади в Польщі Ю. Пілсудському 11 листопада 1918 р. у державі розпочалася робота з організації мобілізаційних установ та перевезення до Польщі військових формувань, утворених за кордоном: у Франції, Італії та Росії. Посаду начальника Генерального штабу Війська польського обіймав генерал С. Шептицький — рідний брат Галицького митрополита Андрея; у лютому його замінив С. Галлер. Командувати армією «Схід», що воювала проти українців у Львові, а згодом у всій Східній Галичині, було доручено генералові Т. Розвадовському. Прагнучи спокійного залагодження українсько-польського конфлікту в Східній Галичині, С. Шептицький 27 січня 1919 р. запропонував військовій раді негайно примиритися з українським військом шляхом відмови від Львова, проте Т. Розвадовський наполіг на суто воєнному сценарії. Сам же тимчасовий начальник держави Ю. Пілсудський виступав за нетривалу окупацію Східної Галичини польською армією, усвідомлюючи, що остаточну долю краю будуть вирішувати західні держави.