在東線採取防禦方針，因此大力構築防禦攻勢。整個防線由3到陣地組成，陣地間隔5公里，第1道陣地最強，縱深約1。5公里。

勃魯西洛夫沒有提出警告，就沿著二百英里戰線出擊。他不用大炮彈幕射擊準備，完全用奇襲來打擊敵人。俄國兵力共計五十一萬人，包括四十個步兵師、十個騎兵師和一千七百七十門大炮。這個實力大體上和敵人的實力相等，但當俄軍向他們的目標——重要的科韋耳和倫貝格（利沃夫）鐵路中心，加利西亞的工業首府——猛衝時，奧地利的防禦崩潰了。被出其不意的突擊打暈了的奧匈第4集團軍和第7集團軍潰散奔逃了。

8月15日早晨4點，西南方面軍各集團軍開始炮火準備。第8集團軍在29個小時的炮火準備後投入進攻。炮火準備摧毀了鐵絲網和第一道戰壕。開啟了通道。3天內，第8集團軍突破奧匈軍隊防線正面約70公里，縱深30公里。8月18日佔領克路次。到8月20日，推進縱深達到75公里。

勃魯西洛夫的勝利，使他總司令部的首腦們感到驚訝。沒有一個人對他的進攻抱有信心，也沒有準備為他提供後備軍或物資。當他們的進攻在8月20日停軍休整的時候，疲乏的俄軍已經俘獲了二十萬以上的俘虜，他們的前進部隊已經望見喀爾巴阡山的山口。

擔任助攻的其他各集團軍也都突破了奧軍防線，當有些部隊遇到了頑強抵抗。第9集團軍推進了60公里，第11集團軍推進了40公里，第7集團軍只推進了15公里。按原計劃，西南方面軍進攻後，西方面軍應該在8月18日投入進攻。但是總參謀部將行動推遲到22日，這樣西南方面軍成了孤軍作戰陷於困境。勃魯西洛夫遂下令停止進攻，不過計劃中突破奧匈軍隊防線的目的已經達成。

只是，雖然俄國總司令部立刻給勃魯西洛夫送去為時過遲的支援，但這些支援是用馬拉貨車在滿布車轍的泥路上費力地慢慢運來的。而奧匈帝國東線防守北部的慘敗也震驚了這個國家，因為現在這個國家的主力都集中在南線跟法國和義大利對峙。奧匈帝國滿以為他們主動減輕了東線的壓力，就會令俄國趁機抽調更多的兵力往遠東，去跟中國爭奪外蒙。而德國人也是默契的打得這個‘如意算盤’，暗中從東線抽調兵力，放鬆東線對俄國的壓力，也是希望俄國能從東線抽走更多的軍隊派往遠東作戰。

結果，當他們安排在東線的二流部隊慘敗之後。德奧兩國高層大為震怒，雖然俄國因為被德國打怕了不敢向德國東線陣地發動進攻，但是盟友奧匈帝國東線的潰敗，也令德國可以‘輕鬆一下’的戰略破產。

當下，德國立刻從西線跟國內抽調了九個師透過密集的鐵路網運往奧匈帝國。而奧匈帝國也從當下從塞爾維亞及南部戰場上抽調了二十個步兵師北上。同時，保加利亞也遵循盟約，向奧匈帝國派遣了四個師的援軍。作為歐洲鐵路網最發達國家之一的奧匈帝國自然運輸要比俄國來的便利的多。

當8月24日，勃魯西洛夫收到了來自國內的第一批軍事物資，已經恢復了戰鬥力要繼續往南進攻一鼓作氣打垮奧匈帝國時，奧德保三國聯軍已把戰線穩定下來。25日開始，三國聯軍轉入戰略反攻之中，對俄國的薄弱據點的反覆反攻僅用去三天就從西南方面軍手中奪回了許多戰線，尤其在盧茨克周圍。儘管缺乏充分的後備軍和軍火，勃魯西洛夫仍舊固執的堅守從奧軍手中奪來的六十英里土地的大部分，只是他的頑固不退兵的戰略，卻令手中的近五十萬俄軍逐漸陷入了奧德保三國聯軍的包圍之中。

戰鬥直到8月30日，奧軍、德軍、保軍雖然付出了九萬人的傷亡代價，卻反過來完成了對俄國西南方面軍的反包圍。在短短的幾日戰鬥中，同盟國三國共集中了3700多門火炮跟974架飛機，在奧匈帝國全力保證聯軍的物資供給之下，僅僅一週的時間，俄國西南軍區便損失了近二十四萬軍隊的慘重代價。面對裝備精良的同盟國，俄國農民總是沒有武器或彈藥的。有時他用刺刀縛在一根棍棒上衝鋒，並且缺乏最普通的工具，甚至不得不赤手去折斷有刺鐵絲網。

9月，為了救出被德軍、奧軍包圍的俄國西南方面軍，俄國調集北方面、西北方面軍約八十七萬兵力，重新向同盟國陣地發起反攻。在東線為了‘布魯西洛夫突破’這一場戰役，俄國跟同盟國集團赫然聚集了高達三百萬兵力對峙、交戰，拉開了人類歷史上最殘酷的交鋒之一。

也難怪俄國國內高層在遠東佔領的土地跟要塞接連被中國人攻陷，甚至被中國人將戰爭推到了他們國內，還依舊傲慢。