В крепости была ограничена дневная норма выдачи провианта: его оставалось на складах по старой норме только на два с половиной месяца. Поскольку запасы фуража иссякали, с начала января 1915 года стали забивать лошадей на мясные порции личному составу гарнизона. До конца осады было забито 21 тысяча лошадей. Их мясо позволило растянуть продовольственные ресурсы на четыре с половиной месяца.
Поскольку осада затягивалась, русские перешли к активным действиям. В феврале 1915 года они сильной ночной атакой, в которой участвовали две пехотные бригады (4 полка пехоты) захватили часть вражеских опорных пунктов на внешнем крепостном обводе, взломав тем самым цельность оборонительной линии. После захвата передовых окопов и батарейных позиций атакующие вышли к фортам.
Ландштурмисты и венгерские гонведы под натиском русской пехоты отступили, удерживаясь теперь только на линии фортов. Отстоять крепость в ту ночь им удалось благодаря массированному огню более тысячи крепостных и полевых орудий. Атакующие такой мощной артиллерийской поддержки не имели.
Трудности с провиантом дали о себе знать в середине февраля, когда за счет гарнизона стали кормить гражданское население, оставшееся неэвакуированным в тыл. Гарнизонные склады все больше пустели. Гарнизонному начальству «для пополнения недостающего пришлось создать специальную промышленность».
С наступлением весны осаждающие стали действовать более энергично. Это выразилось в постоянном ведении разведки боем, бомбардировкой крепости с воздуха, более частыми артиллерийским обстрелами и «частными» атаками вражеских полевых укреплений.
В марте продовольственные запасы крепости подошли к концу, хотя боеприпасов оставалось еще достаточно. Комендант Перемышля генерал фон Кусманек 5 марта предпринял попытку прорыва линии обложения силами всего гарнизона. Его действия во многом напоминали отчаянную попытку вырваться из осажденной Плевны армии Осман-паши в ходе Русско-турецкой войны 1877—18-78 годов.
Направление прорыва перемышльского гарнизона было направлено в сторону Львова, на соединение с действовавшей южнее города австрийской армейской группировкой (вскоре преобразованной в 7-ю армию), которой командовал генерал барон Карл Пфлянцер-Балтин.
Это направление прорыва выглядело перспективным в силу ряда причин. Во-первых, разведка посчитала, что полевые укрепления русских здесь слабее, чем на других участках блокадного кольца. Во-вторых, на этом пути ожидалось встретить большие продовольственные склады противника, захват которых был очень заманчив. И, в-третьих, по радио удалось связаться со штабом Пфлянцер-Балтина, который пообещал фельдмаршалу Кусманику нанести встречный удар.
Приготовления осажденных к прорыву не остались без внимания разведки Осадной армии. Ее командующий генерал от инфантерии А.Н. Селиванов незамедлительно принял ряд мер для предотвращения выхода более чем 100-тысячного вражеского войска из крепости и соединения его с австро-венграми у Львова. К месту ожидавшегося прорыва были стянуты армейские резервы, в том числе несколько батарей полевой артиллерии.
Перемышльский гарнизон предпринял массированную атаку, поддержанную огнем нескольких сот орудий. На первой осадной линии русских окопов дело доходило до рукопашных схваток. Однако около полудня атакующий пыл австрийцев окончательно иссяк, и комендант крепости, видя невозможность прорыва, приказал войскам вернуться в крепость.
Оказавшись в безвыходном положении, генерал фон Кусманек решил сдать крепость так, чтобы со стороны командования Австро-Венгерской империи к нему не было никаких упреков и обвинений. Три дня артиллерия фортов и полевые батареи днем и ночью вели яростный огонь по русским позициям, стараясь расстрелять как можно быстрее свой боезапас, который мог достаться победителям как трофей. Русская артиллерия почти не отвечала. Предполагалось, что осажденные австро-венгры вновь пойдут всей силой на прорыв.
Утром 9 марта комендант Перемышльской крепости по радио получил согласие перед капитуляцией взорвать форты и прочие крепостные укрепления, а также мосты через реку Сан, уничтожить все остававшиеся склады с боеприпасами, войсковым имуществом и провиантом и привести в негодность артиллерию. Весь день в Перемышле то там, то здесь грохотали взрывы.
Только после этого, в тот же день 9 марта, крепостной комендант послал своих парламентеров в селение Мосциску, где размещался штаб русской Осадной армии. Уполномоченные генерала Кусманика заявили генералу от инфантерии А.Н. Селиванову о «прекращении Перемышлем военных действий».
Русские войска в тот же день вступили в крепость и приняли капитуляцию ее огромного гарнизона. В плен сдалось 9 генералов (Кусманек, А. Тамаши, К. Вейзендорфен и др.), 93 штаб-офицера, 2204 обер-офицера, 113 890 нижних чинов, то есть более 115 тысяч военнослужащих австро-венгерской армии. Эти цифры были приведены в изданной австрийским Генеральным штабом официальной истории Первой мировой войны.