4 октября австро-венгры переходят в наступление. Русские отступают к реке Сан. 7-го Щербачев предпринимает попытку штурма Перемышля, завершающуюся неудачей. Осада снята. 9-го поражением русского 11-го армейского корпуса под Пржеворском начинается 2-я Галицийская битва, которая продлится двадцать пять дней. Ожесточенные бои разворачиваются на Сане. Радко-Дмитриев наносит противнику поражение. Но для армии Брусилова положение становится критическим. Атакованный с фронта 3-й армией, он видит, как его левый фланг прогибается под мощными ударами 2-й австро-венгерской армии. Однако в то время, когда 8-я армия отражает фронтальные атаки, 24-й армейский корпус наносит дерзкий удар в правый фланг Бёма-Эрмоли и останавливает его продвижение. Изменение ситуации в Польше отвлекает туда 2-ю австрийскую армию. Теперь, когда силы сторон уравнялись, австро-венгры прекращают свои атаки, а 4 ноября начинают общее отступление: 4-я армия на Краков, 3-я — в Карпаты. Русские их преследуют. Перемышль вновь осажден. Большая заслуга в том, что русские сохраняют свои завоевания, принадлежит Брусилову.