Воспользовавшись тем, что столь значительная сила оказалась сосредоточена на западной границе укрепрайона, Селиванов отдал приказ на начало штурма с восточной стороны и утром 20-го января уже русские войска ринулись в атаку. По занесенным снегом полям вперед двинулись две первые бронепулеметные роты, специально временно откомандированные в 11-ю армию, увлекая за собой солдат пехотных дивизий. Прорвавшись вдоль железной дороги внутрь крепости, все двадцать шесть поставленных на лыжи и гусеницы типа "Оверолл" БА-3, сконцентрированные в один бронированный кулак, за полчаса пробились через хлипкие пехотные заслоны к мостам через реку Виар, а не отстававшая от них кавалерия, спешившись, организовала круговую оборону, дожидаясь подхода пехотных дивизий. Все это сопровождалось постоянными авиационными налетами, как на внутреннюю цитадель крепости, так и на пехотные колонны, перебрасываемые с западной части укрепрайона к месту прорыва. На сей раз, что У-2, что У-3, ходили двойками, заваливая противника сотнями небольших бомб. Переделанные из 87-мм снарядов эти небольшие бомбочки отлично подходили для атак крупных скоплений живой силы противника находящейся на марше.
Тем временем, пока австрийцы пытались перебросить к месту прорыва все возможные подкрепления, первые русские пехотные части уже к шести часам вечера просочились во внутренний круг оборонительных укреплений, что стало началом конца сопротивления австро-венгерских войск. В течение двух последующих дней последние еще пытались выбить русских с занятых позиций или перерезать пути снабжения протянувшиеся на семь километров между внутренним и внешним кругами укреплений, но, не достигнув каких-либо результатов, прекратили боевые действия и уже 25-го января генерал Кусманек отдал приказ сложить оружие, чтобы не обрекать еще больше своих солдат на неминуемую гибель от русских пуль, бомб и снарядов. Конечно, имеющиеся под его командованием войска еще ни один день могли оказывать ожесточенное сопротивление и тем самым нанести значительный урон русским войскам, но вот вырваться из ловушки не было уже ни единого шанса.
В течение последующего месяца занявшие крепость русские войска только и занимались тем, что формировали колонны военнопленных, да подсчитывали трофеи. Даже после всех понесенных потерь в плен попали 9 генералов, 93 штаб-офицера, 2204 обер-офицеров, 103190 нижних чинов. В качестве трофеев было взято свыше 900 орудий, немалая часть которых, правда, требовали ремонта, 257 пулеметов, почти полторы сотни тысяч винтовок и карабинов, десятки миллионов патронов, сотни тысяч снарядов. Оказались возвращены из плена 2011 русских солдат и офицеров. Но, что было куда важнее, удалось высвободить все войска, ранее принимавшие участие в блокаде крепости. Целых полторы армии, что прежде были намертво прикованы к Перемышлю, уже спустя считанные дни были кинуты на весы противостояния в Карпатах и, кто бы что ни думал, сыграли решающую роль в начале окончания этой войны. Ведь именно эти семь дополнительных дивизий позволили прорвать фронт и выйти на Венгерские равнины, чего столь сильно боялись в Вене и Берлине. Причем опасались там не столько русских войск, сколько начала гражданской войны в двуединой монархии, многие народы которой уже давно грезили независимостью от австрийцев, а также решений, что на основании успехов русского оружия будут приняты в Риме, Софии и Бухаресте. Потому-то для спасения союзников немцы и начали срочную переброску войск, что прежде сосредотачивались в Восточной Пруссии и Галиции для организации прорыва русской обороны и окружения в Польше едва ли не половины всей русской армии. Однако новая угроза вынудила срочно пересмотреть планы на компанию весны 1915 года и продолжать окапываться на прежних позициях.