В середине сентября 1915 года, когда русская армия несла тяжелые потери убитыми и ранеными, на линии Луцк-Ровно противник превосходил своими силами русских почти в три раза. Вводя в бой все новые войска, неприятель старался охватить правый фланг 8-й армии. Чтобы облегчить положение соседнего с Железной дивизией корпуса, штаб Брусилова приказал генералу Деникину отвлечь на себя неприятельский огонь и в течение ночи вести стрельбу всеми батареями Железной дивизии. Деникин не одобрил это решение. С чувством досады на подобный расход снарядов он выполнил приказание, заранее зная, что оно обнаружит противнику расположение скрытых деникинских батарей. Положение могло стать трагичным. Спасая других, Деникин распоряжением начальства вызывал на себя всю силу удара. Ночью он пригласил командиров своих полков и, обрисовав обстановку, сказал: «Наше положение пиковое. Ничего нам не остается, как атаковать!» - и тут же приказал своей дивизии с рассветом атаковать город Луцк.
Атака была полной неожиданностью для неприятеля. Железная дивизия захватила в плен 158 офицеров и 9 773 солдат. По словам Деникина, это количество равнялось составу всей его дивизии.
«Деникин, - писал генерал Брусилов в своих воспоминаниях, - не отговариваясь никакими трудностями, бросился на Луцк одним махом, взял его, во время боя въехал сам на автомобиле в город и оттуда прислал мне телеграмму, что 4-я стрелковая дивизия взяла Луцк». За это лихое дело Деникин был произведен в генерал-лейтенанты.
Не менее героический эпизод имел место в середине октября того же года. Немецкие войска, пришедшие на помощь австрийцам, заняли древнее местечко Чарторыйск. Это угрожало 8-й армии быть отрезанной от остальных частей русского Юго-Западного фронта, и Брусилов возложил на Деникина задачу - выбить противника из Чарторыйска. 16 октября Железная дивизия развернулась против Чарторыйска и Новосёлок. В ту же ночь переправилась через реку Стырь и через три дня завершила прорыв неприятельского фронта: 18 километров в длину и 20 километров в глубину. Приходилось драться фронтом на три, а иногда и на все четыре стороны. С. Л. Марков, впоследствии герой белой армии, командовал тогда одним из полков Железной дивизии, и полк его в этой операции оказался на самом пике сражения. «Очень оригинальное положение, - доносил он по телефону генералу Деникину, - веду бой на все четыре стороны. Так трудно, что даже весело!»
Чарторыйск был взят дивизией Деникина. Железная дивизия двинулась дальше, чтобы очистить от противника окрестные деревни и хутора.