Przygotowania Brusiłow zgromadził 4 armie (40 dywizji piechoty, wspartych 15 dywizjami kawalerii). Miały one stawić czoło 39 dywizjom austro-węgierskiej piechoty i 10 kawalerii, okopanym na potrójnej linii obrony. W dodatku w odwodzie Austriacy mogli liczyć na pomoc jednostek niemieckich. Rosyjski generał chciał przeprowadzić niespodziewany atak na odcinku długości prawie 500 km.
Przełamanie frontu 4 czerwca 1916 po krótkim przygotowaniu artyleryjskim Rosjanie uderzyli na austro-węgierską linię obrony. Trzy armie rosyjskie całkowicie przełamały front i parły dalej.
Bitwa 8 czerwca siły rosyjskie zdobyły z marszu Łuck. Armia Austro-Węgier przeszła do odwrotu na linii całego frontu, zostawiając 200 000 jeńców. Jednak niezdecydowanie rosyjskich sztabowców dało Niemcom upragniony czas, by ściągnąć posiłki i przejść do obrony. Szef niemieckiego sztabu generalnego generał Erich von Falkenhayn wpłynął na swojego austriackiego odpowiednika, feldmarszałka Franza Conrada von Hötzendorfa, który postanowił ściągnąć jednostki austro-węgierskie z frontu włoskiego, by wesprzeć obronę Galicji.