Генерал Брусилов, почти не встречая сопротивления – главные австро-венгерские силы были брошены против Рузского, – продвигался в направлении на Галич. Разбив заслон противника на реке Гнилая Липа, 8-я армия совместно с правым крылом 3-й заставила австрийцев отступать по всему фронту. Рузский после суточного отдыха бросил 19 (1) сентября части IX корпуса генерала от инфантерии Д. Г. Щербачёва в направлении к северным окраинам Львова. В то же время А. А. Брусилов, с одной стороны выполняя директиву штаба фронта о помощи Рузскому, а с другой увлекшись преследованием отступающих австрийцев, продвигается юго-западнее корпусов 3-й армии и захватывает Галич.
В штабе Конрада фон Хётцендорфа ситуацию вокруг Львова оценили как критическую. Начальник полевого штаба австро-венгерской армии отдал приказ сдерживать натиск 3-й и 8-й русских армий и одновременно начать переброску 2-й австрийской армии под командованием генерала Бём-Эрмоли с сербского фронта в Галицию. Но на ход сражений на южном участке Юго-Западного фронта это уже не могло оказать большого влияния.
Оставленные для прикрытия Львова две австрийские дивизии были разбиты войсками XXI корпуса генерала Я. Ф. Шкинского и в панике покинули город. 21 (3) сентября IX корпус Д. Г. Щербачёва вошел в брошенный неприятелем Львов.
С 28 (11) сентября началось общее наступление русских армий Юго-Западного фронта.
В результате фронт откатился к предгорьям Карпатских гор. Военная сила Австро-Венгрии – главного союзника Германии на Восточном фронте – оказалась подорванной. Потери австрийцев в ходе Галицийской битвы составили от 336 тысяч до 400 тысяч человек, из них 100 тысяч пленными, и до 400 орудий. Юго-Западный фронт потерял около 233 тысяч солдат и офицеров, причем на долю пленных приходится 44 тысячи человек.
В период Галицийской битвы Брусилов показал себя как мастер маневренной войны. Именно войска его армии добились максимального успеха в проводимой операции за счет искусного маневрирования и своевременного ввода в бой резервов. За успешное руководство войсками 8-й армии в Галицийском сражении А. А. Брусилов был удостоен ордена Св. Георгия 4-й и 3-й степеней, а в начале 1915 г. он был причислен к императорской свите с присвоением звания генерал-адъютанта. Полководческие заслуги и умение генерала руководить большим количеством войск заставили Верховного главнокомандующего императора Николая II обратить высочайшее внимание на личность Брусилова при поиске кандидатуры на должность главнокомандующего войсками Юго-Западного фронта в марте 1916 г.
Как раз в это время закончилась конференция представителей верховного командования стран Антанты в Шантильи, на которой было принято решение совместными ударами сокрушить военную мощь Германии и Австро-Венгрии в 1916 году. По плану русского командования на лето намечалось грандиозное наступление фронтов. На совещании в Ставке, в апреле 1916 г., Брусилов настоял на том, чтобы его Юго-Западный фронт нанес первый удар по противнику.
В своих воспоминаниях он подробно останавливается на событиях, предшествовавших наступлению: «11 мая я получил телеграмму начальника штаба Верховного главнокомандующего, в которой он мне сообщал, что итальянские войска потерпели настолько сильное поражение, что итальянское высшее командование не надеется удержать противника на своем фронте и настоятельно просит нашего перехода в наступление, чтобы оттянуть часть сил с итальянского фронта к нашему; поэтому, по приказанию государя, он меня спрашивает, могу ли я перейти в наступление и когда. Я ему немедленно ответил, что армии вверенного мне фронта готовы и что, как я раньше говорил, они могут перейти в наступление неделю спустя после извещения. На этом основании доношу, что мною отдан приказ 19 мая перейти в наступление всеми армиями, но при одном условии, на котором особенно настаиваю, чтобы и Западный фронт одновременно также двинулся вперед, дабы сковать войска, против него расположенные. Вслед за тем Алексеев пригласил меня для разговора по прямому проводу. Он мне передал, что просит меня начать атаку не 19 мая, а 22-го, так как Эверт может начать свое наступление лишь 1 июня. Я на это ответил, что и такой промежуток несколько велик, но с ним мириться можно при условии, что дальнейших откладываний уже не будет. На это Алексеев мне ответил, что он гарантирует мне, что дальнейших откладываний не будет. И тотчас же разослал телеграммами приказания командующим армиями, что начало атаки должно быть 22 мая на рассвете, а не 19-го.