Железная бригада в составе 24-го корпуса пробивалась на главном направлении, почти не выходя из боя. Справа от нее сражался 8-й корпус. В горах стоял сильный мороз, и метель замела дороги. В крутые, обледенелые горы вели одни козьи тропы. 8-й корпус натолкнулся на ожесточенное сопротивление. Чтобы облегчить его положение, Деникин, оставив артиллерию и обоз под прикрытием одного батальона, погрузил на освободившихся лошадей боеприпасы и продовольствие и по горному бездорожью, сметая по пути мелкие группы австрийцев, внезапно ворвался в город и станцию Мезоляборч. Потеряв из 4 тысяч 1 332 человека (164 — убитыми), бригада захватила 3 730 пленных, кроме того, оружие, военное снаряжение, большой подвижной состав. Глубоко продвинулся в тыл противника весь 24-й корпус.
Дерзкая операция сулила стратегический успех. Но она провалилась. Виновником этого Брусилов считал Корнилова, заведшего свою 48-ю дивизию в окружение, из которого едва удалось вырваться. Две тысячи солдат и офицеров попали в плен. Деникин, наоборот, возлагает вину на самого Брусилова, отвергшего своевременную просьбу об отводе дивизии из образовавшегося мешка. Не вдаваясь в выяснение спора, требующего специального исследования и находящегося за рамками данной работы, отметим, что, так или иначе, 8-ю армию постигла неудача. 30 ноября Железная дивизия была выведена в резерв Брусилова. Верховный главнокомандующий выразил ей «горячую благодарность», командир корпуса — полное восхищение «несравненной доблестью». Брусилов телеграфировал Деникину: «Молодецкой бригаде за лихие действия, за блестящее выполнение поставленной ей задачи, шлю свой низкий поклон и от всего сердца благодарю Вас, командиров и героев-стрелков. Перенесенные бригадой труды и лишения и славные дела свидетельствуют, что традиции старой Железной бригады живут в геройских полках и впредь поведут их к победе и славе».
К концу 1914 года войска Юго-Западного фронта заняли линию Карпат. Русская армия испытывала острую нехватку вооружения и боеприпасов. Промышленность не восполняла потерь. Союзники, с лихвой обеспечивая снабжение своих армий, в помощи русским войскам отказали. В то же время на всей протяженности Юго-Западного фронта имелось 155 тяжелых орудий при 200 снарядах на каждое. У французов и англичан только в сражении под Шампанью (осенью 1915 года) на 25-километровом фронте прорыва этих орудий было в 12 раз больше, свыше 1 800, и они выпустили 3 миллиона снарядов.
И все-таки русская армия в начале 1915 года, сохраняя высокий моральный дух, сражалась стойко. 23 января (по нов. ст.) 1915 года 48 дивизий Юго-Западного фронта перешли в решительное наступление с целью разгрома Австро-Венгрии и вывода ее из войны. Однако они натолкнулись на встречное наступление превосходящих сил — 63 австро-венгерских и германских дивизий, намеревавшихся деблокировать Перемышль. Развернулось длительное и упорное Карпатское сражение. Брусилов бросил два корпуса на овладение Бескидским хребтом Карпатских гор. Отряд Каледина попал в тяжелое положение. Бригада Деникина получила задачу оказать ему помощь, двигаясь в направлении Ужгорода. «Весь путь, — писал Деникин, — пройденный моими стрелками, обозначался торчащими из снега неподвижными человеческими фигурами с зажатыми в руках ружьями… А между ними, утопая в снегу, смешиваясь с мертвыми, прикрываясь их телами, пробирались живые навстречу смерти». Железная бригада выполнила задачу, пленив две тысячи человек и отбросив противника за реку Сап. Операция Каледина завершилась успехом. Деникин был награжден орденом Георгия 3-й степени.
В начале марта бригада получила задачу ликвидировать образовавшийся прорыв. Однако сама оказалась в полукольце запятых противником высот. Необходим был отход. Но тогда пришлось бы отступить и 14-й пехотной дивизии, а ведь свои позиции она заняла ценой немалой крови. Злая об этом, Деникин остался на месте. Бригада буквально таяла. Подполковник Тимановский из 13-го полка, «железный Степаныч», отбивал яростные атаки австрийцев, стремившихся не дать бригаде уйти через реку Сан. Ранен был командир этого полка полковник Гамбурцев. Начальник штаба бригады С. Л. Марков обратился к Деникину: «Ваше превосходительство, дайте мне 13-й полк». И получил разрешение. С этого момента началась боевая карьера прославленного потом генерала. Начальник отряда, генерал граф Келлер, едва добравшись в бригаду, увидел, что она погибает и вывел ее за реку Сан.