Отвлекающие и притягивающие к себе войска противника операции проводились на Восточном фронте неоднократно. При этом русское Верховное командование решительно отвергло французский план операции на Балканах в районе Добруджи со значительным участием русской армии. Алексеев в феврале 1916 г. писал по этому поводу С. Д. Сазонову: «По долгу службы перед Россией и государем я не имею права доложить Верховному главнокомандующему о необходимости принятия такого плана и присоединения к такой военной авантюре». 5 (18) марта силами Северного и Западного фронтов началась Нарочская операция. Не приведя к реальному успеху, она сковала около полумиллиона германских войск и вынудила их командование на некоторое время прекратить атаки на Верден, перебросив на Восточный фронт часть резервов.
На февральском совещании Антанты по выработке общего стратегического плана были согласованы общие наступательные операции в мае 1916 г. Русская Ставка запланировала на конец апреля главный удар войсками Западного фронта (командующий генерал А. Е. Эверт), а вспомогательные операции — Северного (генерал А. Н. Куропаткин) и Юго-Западного (генерал А. А. Брусилов) фронтов. Нанесение противнику упреждающего удара было важно Для успеха операции ввиду невозможности осуществлять быструю переброску войск из-за огромной растянутости русского фронта и недостаточной густоты железнодорожной сети. Наиболее активно подготовка наступления велась командующим Юго-Западного фронта, что существенно изменило основную оперативную идею плана. Русское наступление в Галиции началось 22 мая (4 июня), на 2 недели раньше намеченного срока. Командование в очередной раз учло тяжелое положение союзников, возникшее в связи с майским поражением итальянских войск в Трентино. Выбор пал на Юго-Западный фронт как наиболее подготовленный, а главное — направленный против Австро-Венгрии. В ходе боевых действий русским удалось осуществить прорыв сильной позиционной обороны противника на глубину 80—120 км. Не имея общего перевеса над австро-германскими войсками, но использовав фактор внезапности, осуществив одновременные удары на нескольких участках, достигнув большой слаженности действий пехоты и артиллерии, русская армия добилась серьезных успехов. Опасная ситуация для неприятеля была создана на участке прорыва армии генерала А. М. Каледина, где уже 25 мая (7 июня) был занят Луцк, определявшийся Ставкой как центр наступления Юго-Западного фронта. Предпринятый Брусиловым прорыв остался, к сожалению, без поддержки действий других фронтов.
После некоторой передышки, 21 июня (4 июля) армии Юго-Западного фронта возобновили атаки, получив подкрепление за счет частей, снятых наконец с бездействующих фронтов и выделенных резервов Ставки Верховного главнокомандующего. Основные успехи были достигнуты в Южной Галиции и Буковине, где были взяты города Галич, Броды, Станислав. Запоздалые действия в июле Западного фронта в районе Барановичей, натолкнувшиеся на уже хорошо организованную оборону противника, закончились неудачей. Последующие попытки наступления, несмотря на подкрепление фронта двумя армиями, постоянно откладывались Эвертом, а осенью вовсе прекратились. Не помогла необходимая замена Куропаткина на Северном фронте Н. В. Рузским. Из-за возникшей паузы в мощном брусиловском наступлении неприятель смог укрепить свою оборону. В результате попытки овладеть важным железнодорожным узлом Ковелем не дали результата. Постепенно военные действия на Юго-Западном фронте принимали затяжной характер. В ходе общего наступления, получившего в истории название «Брусиловский прорыв», потери противника (1,5 млн человек) в три раза превысили потери русских. При развитии успеха русской армии австро-германское командование должно было перебросить на Восточный фронт свыше 30 пехотных и более 3 кавалерийских дивизий, что облегчало положение союзников во Франции и Италии. Наступление на Юго-Западном фронте продемонстрировало достаточные силу и боеспособность русских войск, что в известной мере подняло моральный дух всей армии. К сожалению, успех Брусиловского прорыва в должной мере не был использован ни на русском фронте, ни командованием Франции и Англии. Наступление их армий на р. Сомме, начавшееся строго по плану, пришлось на время, когда, по признанию начальника Генштабa Германии, «в Галиции опаснейший момент русского наступления был уже пережит».