28 (15) июля войска Юго–Западного фронта возобновили наступление. И опять фронт противника был прорван во многих местах, а австро–венгерские части начали новое беспорядочное отступление. Однако форсировать с ходу р. Стоход близ Ковеля нашим войскам не удалось — отступавший противник сумел уничтожить все переправы через нее. К тому же командующий фронтом уже не располагал резервами для развития успеха и не надеялся их получить ни от Ставки, ни с других фронтов. Между тем, характеризуя обстановку тех дней, Э. Людендорф писал, что «это был один из наисильнейших кризисов на Восточном фронте. Надежды на то, что австро–венгерские войска удержат неукрепленную линию Стохода, было мало. Протекали очень тревожные дни. Мы отдавали все, что могли, и знали, что если противник нас атакует, то нам неоткуда ждать помощи».
Чтобы ликвидировать прорыв, германское и австро–венгерское командование сняли с Западного и Итальянского фронтов в общей сложности 30,5 пехотных и 3,5 кавалерийских дивизий. Это серьезно облегчило положение французов под Верденом и итальянцев в Трентино.
В ходе второго этапа наступления российские войска заняли города Галич, Броды, Станислав. К середине сентября наступление войск Юго–Западного фронта завершилось. Оно вошло в мировую военную историю как Брусиловский прорыв и имело большое моральное и военно–политическое значение. В ходе Брусиловского наступления противник потерял убитыми, ранеными и пленными до 1,5 млн человек. Только пленными австро–венгерские войска потеряли свыше 400 тыс. человек. Трофеями русских стали 581 орудие, 1795 пулеметов, 448 бомбометов и минометов. Потери российских войск в ходе наступления составили около 500 тыс. человек. Сам же Брусилов так оценил итоги операции Юго–Западного фронта: «По сравнению с надеждами, возлагавшимися на этот фронт весной 1916 г., его наступление превзошло все ожидания. Он выполнил данную ему задачу — спасти Италию от разгрома и выхода ее из войны, а кроме того, облегчил положение французов и англичан на их фронте, заставил Румынию стать на нашу сторону и расстроил все планы и предположения австро–германцев на этот год».
Операция 1916 г. на Юго–Западном фронте могла быть более результативной, поддержи его усилия другие русские фронты. Но фронт Брусилова не поддержала ни наша Ставка, ни англо–французское командование на Западном фронте, что было наглядным примером отсутствия должной координации действий союзников по Антанте, ведь первые орудийные выстрелы на Сомме прозвучали тогда, когда наступление Юго–Западного фронта прекратилось.
Брусиловский прорыв имел и важное политической последствие: он положил конец колебаниям нейтральной Румынии, и 17 (4) августа 1916 г. она подписала политическую и военную конвенции со странами Антанты. 27 (14) августа Румыния объявила войну Австро–Венгрии. В ответ войну Бухаресту объявили Германия, Турция и Болгария, что повлекло за собой далеко не однозначные последствия.
Вооруженные силы Румынии состояли из четырех армий общей численностью около 600 тыс. человек. Больше половины румынских дивизий имели устаревшую артиллерию, а командный состав значительно уступал противнику по своей подготовке.
28 августа румынские войска начали наступление в Трансильвании против австрийцев и венгров. Оно развивалось крайне медленно и успеха не имело. Более того, странам Четверного союза удалось нанести румынам тяжелый ответный удар. В наступление перешла Дунайская армия под командованием А. фон Макензена, состоявшая из немецких, болгарских и турецких соединений. Румынские войска были наголову разгромлены сначала на Дунае у г. Туртукая, затем в Трансильвании. 6 декабря неприятельские войска заняли румынскую столицу. У румын к концу года осталось под знаменами едва 70 тыс. солдат и офицеров, чуть больше десятой части имевшегося в августе состава. Российской армии пришлось брать на себя новый фронт.
Созданная в сентябре 1916 г. русско–румынская Добруджанская армия повела тяжелые бои в Добрудже, отступая к устью Дуная. В результате четырехмесячных боев почти вся Румыния была занята войсками Четверного союза. В их руки попал значительный источник продовольствия, сырья и нефти. Новый фронт на востоке, получивший название Румынского, стабилизировался лишь в районе устья Дуная, проходя несколько западнее российской государственной границы.