Именно на «железных стрелков» пришлась вся тяжесть Гродекского сражения на реке Сан, проходившего до 12 сентября на фронте 8-й армии. Начальник штаба австрийской армии граф Франц Конрад фон Гетцендорф перебросил на линию Гродеков — Рава-Русская 4-ю армию генерала Морица Ауффенберга, создав превосходство на львовском направлении силой в лишнюю армию.
В этой битве бригада Деникина бок о бок билась с соседней правофланговой 48-й Стальной пехотной дивизией под командованием генерал-майора Лавра Корнилова (на год раньше Деникина закончил Академию с золотой медалью). Однажды даже начдив лично повел в атаку последний резервный батальон своих пехотинцев, чем спас от окружения австрийцев фланг 24-го корпуса, в составе которого сражались «железные стрелки». В свою очередь, затем сам Деникин прикрывал потрепанные батальоны Корнилова своим фронтом. У Градекува и Равы-Русской армия Брусилова и «железные стрелки» стояли стеной, не отступив ни на шаг. 11 сентября они зубами зацепились за линию обороны у Градекува, не позволив прорвать даже первую линию окопов. А 12-го уже сами контратаковали.
Кровопролитное сражение в Галиции завершилось контрударом русских 4-й (генерал от инфантерии Алексей Эверт) и 5-й (генерал от кавалерии Павел Плеве) армий, опрокинувших слабый австрийский заслон на нижнем Сане, выбросив их за реку. Их потери составили 326 тысяч человек (100 тысяч пленными) и 400 орудий. Русские войска потеряли 230 тысяч человек и 94 орудия.
В конце сентября уже совместными усилиями с 9-й германской армией генерала Августа фон Макензена союзники (52 дивизии) попытались взять реванш и прорвать русскую оборону под Варшавой и Ивангородом. Однако сибирские дивизии наголову разгромили сначала 1-ю немецкую армию генерала Виктора Данкля, а затем отбросили все наступающие части австро-германцев от Вислы на Радом.
Таким образом, почти вся русская Польша была освобождена, позор разгрома двух русских корпусов в Восточной Пруссии был смыт (туда вновь вошли теперь уже две армии), а на Западном фронте на Марне французы и англичане за счет этого смогли остановить наступление немцев на Париж.
Комбриг «Железной» Деникин за доблестное командование был награжден «Георгиевским оружием».
В октябре ему пришлось уже вести тяжелые оборонительные бои в Галиции, в районе Самбора. Причем, 24 октября лично возглавил контратаку бригады, которая без всякой артподготовки бросилась в штыки на наседавших австрийцев. Удар «железных» был столь стремителен, что паника среди врага перекинулась на его тыловые части. Деникин же, не останавливаясь, погнал австрийцев в глубь его позиций, где с ходу взял село Горный Лужек, в котором располагался штаб 4-й армии во главе с самим эрцгерцогом генерал-полковником Иосифом-Фердинандом (назначен после смещения Ауффенберга). Русские пулеметы развеяли сомнение эрцгерцога в том, что столь глубокий прорыв возможен, и он вместе со штабом спешно бежал. Стрелки Деникина с удовольствием растянулись в еще не остывших креслах пить еще горячий австрийский кофе из чашек с вензелями наследника престола.
«Судьба иногда шутит шутки с людьми, — писал Деникин. — Семь лет спустя, когда я со своей семьей очутился, уже в качестве эмигранта, в Будапеште, к больной моей дочери позвали доктора. Услышав мою фамилию, доктор осведомился, не я ли тот генерал, который командовал «Железными стрелками». И когда я подтвердил, он радостно жал мои руки, говоря: «Мы с вами чуть не познакомились в Горном Лужке, я был врачом в штабе эрцгерцога Иосифа».