Узнав о долгожданном прорыве русской обороны, Людендорф стал лихорадочно стягивать под Сольдау все то, что он имелось под рукой, но продолжение наступления не состоялось. Поздно вечером 2 октября в ставку фельдмаршала пришла тревожная весть, русские начали свое наступление под Гумбинненом.
Наступление Кутепова началось в полдень, тогда как немцы привыкли к тому, что противник всегда наступает рано утром. После часовой артподготовки, русские полки двинулись вперед под прикрытием большого количества броневиков. Эти машины полностью повторяли тактику прорыва конных корпусов. Сковывая своим огнем, неподавленные огневые точки обороны противника, они обеспечивали благоприятные условия для действия своей пехоты. Но это был не последний сюрприз, преподнесенный русскими в этот день.
В этот же день немцы познакомились с новейшим изобретением русской мысли автоматом Федорова. Долго продвигаемое открытие, наконец-то пробило свой путь в войска. Сделанный под универсальный японский патрон Арисака, автомат Федорова прекрасно показал себя при взятии Константинополя и с честью продемонстрировал свои боевые качества на главном фронте страны, германском.
Духонин сознательно шел на большой риск, решив применить малоизвестное оружие в таком огромном масштабе, но риск был оправдан. Сближаясь с противником на дистанцию огневого контакта, русские автоматчики засыпали немецких пехотинцев шквалом непрерывного огня, не давая противнику высунуть носа из укрытия. За первый день боев были взяты сразу две линии немецкой обороны, а к средине следующего дня, германский фронт был прорван окончательно и русские части, захватили Тильзит.
Едва прорыв фронта врагом стал очевидным фактом, Людендорф моментально остановил свое наступление под Сольдау и стал возвращать на прежние места недавно снятые войска. Эшелоны с солдатами один за другим отходили на Гумбиннен, но благополучно пройти обратный путь, было суждено не всем. Вопреки высокомерному утверждению Людендорфа, русские извлекли уроки из своих прежних поражений и не собирались давать врагу ни малейшего шанса на успех.
Зная, что основным средством передвижения немецких войск в Восточной Пруссии является железная дорога, Духонин поднял в воздух всю бомбардировочную авиацию фронта, едва только позволили погодные условия. В сопровождении истребителей, грозные «Ильи Муромцы» начали охоту за воинскими эшелонами, идущими к месту прорыва. За одно только 4 октября русскими летчиками было разбомблено и уничтожено пять воинских эшелона, спешивших по направлению к Гумбиннену.