Сдача Перемышля и ряда важных перевалов в Карпатах всерьез обеспокоила военное командование Центральных держав — создавалась угроза выхода российских войск на Венгерскую равнину. После этого события было принято решение перебросить с Западного фронта на восток новые германские дивизии и провести большую наступательную операцию, вошедшую в историю под названием «Горлицкий прорыв». По замыслу германского командования удар планировалось нанести между Вислой и Карпатами мощной группировкой преимущественно немецких войск с задачей не только отбросить русских от гор, но и вывести из войны Российскую империю.

Командование противника самым тщательным образом подготовилось к операции по прорыву фронта: для удара на главном направлении в предгорье Карпат в районе Горлице с Западного фронта были сняты четыре корпуса. Их объединили в 11-ю армию под командованием генерала А. фон Макензена. В ударную группировку были включены также австро–венгерские части. Таким образом, наступавшие германско–австрийские войска обеспечили себе превосходство в живой силе в два с лишним раза, в легкой артиллерии — более чем в 3 раза, в тяжелой артиллерии — в 40 раз, в пулеметах — в 2,5 раза. Именно на превосходство в артиллерии крупных калибров делалась главная ставка в предстоящем прорыве русского фронта.

Наступление началось 2 мая (19 апреля) 1915 г., а главный удар у Горлице пришелся на позиции 10-го армейского корпуса. Через час после начала атаки в российских пехотных батальонах первого эшелона оборонительной линии осталось не более четверти солдат, которые отчаянно и стойко защищали свои разрушенные окопы. Подавляющее огневое превосходство наступающего противника обрекло российские войска на чрезвычайно большие потери и неудачи. Уже в начале Горлицкой операции в российских фронтовых частях стал сказываться недостаток винтовочных патронов и снарядов для полевой артиллерии.

Горлицкая операция длилась 52 дня, но она стала одной из самых крупных оборонительных операций Первой мировой войны. Ввиду явного превосходства в силе и средствах успех ее оказался на стороне противника. 22 (9) июня австро–германские войска вступили во Львов. После оставления Галиции стратегическое положение российских армий, действовавших севернее, т, е. в Польше, серьезно ухудшилось: теперь противник «нависал» над ними с трех сторон.

Однако в стратегическом отношении германо–австрийское командование задачу не выполнило. Юго–Западный фронт русских не был разгромлен, как планировалось, но был вынужден отступить. Потери русских войск в результате Горлицкой операции убитыми, ранеными и пленными по разным оценкам составили от 400 до 550 тыс. человек. Э. Людендорф признавал в своих мемуарах: «Фронтальное оттеснение русских в Галиции, как бы оно ни было для них чувствительно, не имело решающего значения для войны… К тому же при этих фронтальных боях наши потери являлись немаловажными».

Летом 1915 г. российские армии по–прежнему действовали в составе двух фронтов: Северо–Западного в составе восьми армий под командованием генерала М. В. Алексеева, сменившего 30 (17) марта на этом посту Н. В. Рузского, и Юго–Западного в составе всего трех армий под командованием генерала Н. И. Иванова. Противник был также объединен в два фронта: германский Восточный с главнокомандующим генерал–фельдмаршалом П. фон Гинденбургом, в который входили пять армий и армейская группа, и австро–венгерский Галицийский фронт.

Если взглянуть на карту военных действий Восточного фронта лета 1915 г., то хорошо видно, что он представлял собой дугу. Размер выпуклости фронта в полосе ее хорды от Осовца до Сокаля составлял 300 км, а в глубину, от Брест–Литовска до левого фланга 2-й армии — 200 км. Именно здесь и находилась главная группировка российских армий.

Напрашивалась мысль о том, что «польский мешок» неплохое место для следующего наступления немцев. К тому же верховное командование Центральных держав торопилось с разгромом России: соотношение сил на французском фронте все более очевидно стало складываться явно не в пользу Германии. Поэтому было решено окружить российскую группировку в Польше и нанести ей полное поражение. Общее командование операцией было возложено на генерал–фельдмаршала Макензена.

В июле–августе 1915 г. в Польше и в Прибалтике разгорелись оборонительные бои российских армий. Однако первые наступательные операции германских и австро–венгерских войск показали, что о разгроме противостоявших им российских соединений речь идти не могла: если они и отходили, то в полном боевом порядке, нанося сильные контрудары.

Отход армий Северо–Западного фронта сопровождался наступлением противника. Между противоборствующими сторонами произошло несколько сражений: Грубешовское, Холмское, Красноставское, Люблинское. Удача была вновь на стороне рейхсвера. Российским войскам пришлось взорвать укрепления мощной в фортификационном отношении Ивангородской крепости, которая на протяжении многих лет сооружалась специально на случай войны России с Германией. 5 августа (22 июля) немецкие войска вступили в Варшаву.

Вскоре российские войска отступили на линию выпрямления Восточного фронта и закрепились на ней. Несмотря на то что они понесли большие потери, полного их окружения на левобережье Вислы германскому командованию достичь так и не удалось.

Со стратегической точки зрения выход российских войск из «польского мешка» имел в ходе Первой мировой войны принципиальное значение. Армии, находившиеся в Польше, постоянно ожидали сильных неприятельских ударов на окружение из Восточной Пруссии и Галиции. С точки зрения общего хода противоборства сторон, когда закончился маневренный начальный период войны, было важно найти такой оборонительный рубеж, который можно было удержать наименьшим количеством сил.