Русские войска, начавшие операцию на правом фланге Северо-Западного фронта, не смогли быстро разбить немецкие силы. Командование просмотрело сосредоточение неприятеля в районе Августова, что заставило к концу марта отступить с завоеванных позиций. Кровопролитные бои в январе — феврале в Карпатах тоже не принесли победы, так как австро-венгерские войска были поддержаны значительными немецкими силами. В итоге армия Брусилова оставила предгорья Карпат и перешла к обороне между реками Прут и Днестр. Известной компенсацией этих неудач стало взятие 9 (22) марта стратегически важной крепости Перемышль с ее 120-тысячным гарнизоном, создавшее условия для русского прорыва на венгерскую равнину. Это заставило Германию перебросить на Восточный фронт 4 вновь сформированных корпуса и отборные части с Западного. Всего на участке прорыва было сосредоточено 126 тыс. солдат и офицеров немецких и австро-венгерских войск, а с русской стороны — только 60 тыс. В целом по артиллерии державы Тройственного союза превосходили русскую армию вдвое, а соотношение тяжелых орудий оставалось катастрофическим — 4 против 159. Начавшаяся 19 апреля (2 мая) Горлицкая наступательная операция длилась 52 дня и стала одной из самых крупных оборонительных операций русской армии за годы войны. Прорыв русского фронта в районе Карпат привел к «Великому отступлению», в ходе которого оставили Галицию, Львов и Перемышль. Отступление выявило нехватку боеприпасов. Когда на русские войска обрушивалась лавина огня тяжелой артиллерии противника, они были вынуждены экономить даже винтовочные патроны. Позиции оставляли, чтобы сохранить людские ресурсы.
Командование Центральных держав постаралось также вытеснить русских из Польши, Литвы и Прибалтики. В июне австро-германские войска вышли на линию Люблин — Холм, а после прорыва из Пруссии и форсирования реки Нарев они уже с тыла угрожали русским армиям в Польше. Летом 1915 г. русские войска вели оборонительные бои, стараясь вовремя уйти из-под удара и не допустить окружения. 5 июля Ставка приняла решение об отводе армий на восток для спрямления фронта. Однако отступление продолжалось в течение всего августа. Осенью фронт установился по линии Западная Двина — Двинск — Барановичи — Пинск — Дубно — Тарнополь — р. Прут. Занятие немцами Галиции, Польши, Литвы, Западной Белоруссии и Курляндии было серьезным ударом по политическому престижу монархии. Стремясь найти выход из положения и веря в свое божественное предназначение, Николай II берет на себя Верховное главнокомандование, что вызвало негативную реакцию в политических кругах, но отговорить царя не было никакой возможности. Назначенный начальником Генштаба генерал М. В. Алексеев фактически руководил Ставкой, расположившейся в Могилеве.
