С подходом группы Кёвесса к месту сражения соотношение сил менялось в пользу австрийцев, что давало Брудерману шанс на победу. Кроме того, к Львову уже подходили передовые дивизии 2-й армии Э. фон Бём-Эрмолли, перебрасываемые из Сербии. Однако слабым местом австрийского плана, рассчитанного на уничтожение 3-й русской армии одновременным ударом по фронту (3-я австрийская армия) и флангам (группа Кёвесса), являлось то обстоятельство, что по пятам за Кёвессом двигалась еще одна русская армия — 8-я. В ночь на 15-е число корпуса генерала Брусилова бросились на северо-запад, вслед за врагом. Форсированный марш, предпринятый старым кавалеристом, немедленно принес свои плоды: днем 15 августа группа Кёвесса (три корпуса и три кавалерийские дивизии) была последовательно разгромлена частями 8-й армии в сражении у Подгайцев.
Перейдя с боем реку Золотая Липа, расположенную в двадцати верстах восточнее Гнилой Липы, части 8-й армии стали подтягиваться к месту главного сражения. 17–18 августа 8-я русская армия вела сражение на реке Гнилая Липа, в то время как несколько севернее, в верхнем течении Гнилой Липы и Буга, 3-я русская армия вновь, уже во второй раз за три дня, громила главные силы генерала Брудермана. На третий день сражения на Двух Липах австрийцы стали отступать, и теперь русские приступили к преследованию, захватывая массу пленных (только 8-й армией было взято более 20 тыс. чел.) и трофеев (до 70 орудий).
Еще до начала сражения на Гнилой Липе командарм–3 Рузский получил указание начальника штаба Юго-Западного фронта М.В. Алексеева о немедленном движении на север, в тыл 4-й австрийской армии, теснившей 5-ю русскую армию. Наступать на Львов должна была 8-я армия Брусилова. Однако командарм–3 пролонгировал указания Алексеева и продолжил движение на Львов. В свою очередь, командарм–8 получил указание штаба фронта об осаде считавшегося крепостью Львова с юга. Движение 3-й и 8-й армий на Львов и рубеж реки Днестр лежало в самом плане их развертывания, так как предполагалось, что именно здесь будут сосредоточены главные силы неприятеля. Но теперь, когда выяснилась ошибка предвоенного планирования, штаб фронта стал сдвигать 3-ю армию на северо-запад, выдвигая на линию Львова 8-ю армию. Неподчинение генерала Рузского директиве фронта путало все планы М.В. Алексеева, уже замыслившего операцию на окружение всех австрийских войск, стоявших на Галицийском театре.
21 августа части 3-й армии вошли в оставленный противником Львов, и лишь теперь Рузский намеревался приступить к исполнению приказа Алексеева. Однако австрийцы предупредили честолюбивого командарма–3: 4-я австрийская армия сама надвигалась на 3-ю русскую армию с севера, в то время как 3-я австрийская армия готовилась к контрудару с запада. Оказавшись меж двух огней, генерал Рузский немедленно потребовал помощи от соседей. В результате 8-я армия двинулась дальше на запад, к Городокским позициям, где укреплялись оставившие столицу Галиции и избегнувшие окружения части 3-й австрийской армии. Тем самым 8-й русской армии предстояло сразиться с 3-й австрийской армией, остатками группы Кёвесса и подходившей с Балканского фронта 2-й австрийской армией.
Галич-Львовская наступательная операция завершилась 22 августа взятием Галича частями 24-го армейского корпуса А.А. Цурикова. Тем самым, помимо трофеев, высвободился целый корпус, который двинулся на соединение с главными силами 8-й армии. Около 40 орудий стали трофеями победоносных русских войск. 24-го числа 8-й корпус ген. Р.Д. Радко-Дмитриева вошел в Миколаев.
26 августа три русские армии северного крыла Юго-Западного фронта (9-я, 4-я и 5-я) перешли в наступление. Но до того времени, как им удалось бы вырвать победу от Люблина до Перемышля, 3-я и 8-я армии должны были продержаться, так как в сложившейся конфигурации фронта единственным шансом для австрийцев в отношении перелома операции в свою пользу представлялся разгром 3-й и 8-й русских армий до подхода к ним армий северного крыла. Чтобы не допустить этого, в районе Городка русская 8-я армия сковала наступательным боем вдвое превосходящего противника: 2-ю (в нее влилась группа ген. Г. Кёвесс фон Кёвессгаза) и 3-ю неприятельские армии. В задачу Брусилова входило удержаться, пока армии северного крыла не опрокинут врага по всему фронту.