Главная задача при этом возлагалась на 8-ю армию Брусилова, составлявшую левое крыло фронта. Эта армия должна была наносить удар в направлении Медзилаборце – Гуменне.
Австро-германскому командованию стал известен этот замысел, и, упреждая русских, сосредоточив здесь новую армию, австро-германские войска 10 января сами перешли в наступление, стремясь освободить блокированный русскими Перемышль. В Перемышле находились австро-германские войска, а между Перемышлём и стремящимися к ним на выручку наступающими войсками находилась армия Брусилова.
Случилось так, что 8-я армия Брусилова, завершив к этому же дню подготовку, тоже перешла в наступление. Произошли тяжелые, упорные, кровопролитные встречные бои. Все же армия Брусилова медленно продвигалась вперед. На левом фланге фронта, в Буковине, русские войска вынуждены были отступить под напором австро-венгров и отойти к рекам Днестр и Прут. А Брусилов удержал свой участок и даже продвинулся вперед. В своих воспоминаниях Брусилов так писал об этих днях:
«Нужно помнить, что эти войска в горах зимой, по горло в снегу, при сильных морозах ожесточенно дрались беспрерывно день за днем, да еще при условии, что приходилось беречь всемерно и ружейные патроны и, в особенности, артиллерийские снаряды. Отбиваться приходилось штыками, контратаки производились почти исключительно по ночам, без артиллерийской подготовки и с наименьшею затратою ружейных патронов…»
Здесь невольно так и хочется обратить внимание читателей на настоятельные советы Петрова командирам: учить войска ночным действиям и решительным контратакам. Это явное свидетельство того, что Петров хорошо знал все операции Брусилова и учитывал его опыт ведения боев в горах.
8-я армия Брусилова выдержала ожесточенный напор врага и не позволила ему прорваться к Перемышлю. Это привело к большому успеху русских войск. Окончательно убедившись, что на помощь ему не придут, и чувствуя уже недостаток в продовольствии (а боеприпасов хватило бы еще на многие дни боев!), комендант крепости Перемышль капитулировал. Победа была блестящей! Армии Антанты еще не знали таких удач в боевых действиях первой мировой войны. В Перемышле было взято в плен 9 генералов, две с половиной тысячи офицеров, 120 тысяч солдат, больше 900 орудий.
Однако в целом в той давней карпатской операции ни одна из сторон, участвовавших в этих боях, не достигла поставленных целей. Австро-германское командование не смогло широко охватить левое крыло русской армии и разблокировать Перемышль. А русская армия не смогла преодолеть Карпаты, потому что не хватило сил, не хватило необходимых резервов, войска не были обеспечены артиллерией, боеприпасами и всем необходимым для проведения такой крупной операции. Боевые действия здесь вылились в кровопролитные лобовые столкновения на фронте протяженностью в 200 километров. Обе стороны потеряли около миллиона человек, причем около 800 тысяч из этого миллиона потерял противник. Здесь особенно ярко начало проявляться военное искусство одного из талантливейших русских военачальников – Брусилова.