Зато против Австро-Венгрии российский Юго-Западный фронт под командованием Н. Иванова провёл успешное наступление в Галиции 1914–1915 годов. Здесь в сражениях августа – сентября 1914 года участвовало около 2 миллионов человек – больше, чем в битве на Марне. Русские взяли Львов, оттянув силы Австро-Венгрии от Сербии. Потери Австро-Венгрии достигли 1 млн человек. Немцам пришлось спасать союзника, перебрасывая и сюда свои части. Таким образом, план Шлиффена провалился – Германии не удалось избежать войны на два фронта.
В ходе Варшавско-Ивангородской операции 28 сентября – 8 ноября 1914 года и Лодзинской операции 11 ноября – 19 декабря 1914 года российская амия отбила наступление австро-германских войск в Польше. В дальнейшем до весны 1915 года война шла с переменным успехом (см. Августовская операция, Карпатская операция, Праснышская операция).
Балтийский флот под командованием адмирала Н. фон Эссена вёл минно-заградительные операции.
30 октября 1914 года в войну вступила Османская империя. Впрочем, турки тут же стали терпеть поражения от России на Кавказе (Сарыкамышская операция 1914–1915 годов). Русские войска поддерживали добровольческие отряды армян, подвергшихся в Османской империи национально-религиозному гнёту. В апреле 1915 году турки произвели массовую депортацию и геноцид армянского населения по всей территории империи. Только новое наступление российских войск позволило спасти часть армянских беженцев. В 1916 году российские войска при поддержке Черноморского флота дошли до Трапезунда. В 1915 году в секретных соглашениях Великобритания и Франция подтвердили право России на получение проливов Босфор и Дарданеллы после победы над Османской империей.
Весной-летом 1915 года Германия и Австро-Венгрия попытались прекратить гибельную для себя войну на два фронта, выведя из войны Россию. Пользуясь затишьем на Западном фронте, войска Германии и Австро-Венгрии 2 (15) мая 1915 года прорвали фронт в районе Горлице. Экономика России была не готова к длительной войне. Из-за «снарядного голода» российские войска отступали. В ходе отступления российской армии 1915 года были потеряны Польша, Галиция и Литва. Погибло 850 тысяч человек.
Но полностью сокрушить российскую армию и вывести Россию из войны не удалось. 5 (18) августа 1915 года Северо-Западный фронт был разделён на Северный и Западный.
Когда весной-летом 1915 года армия терпела поражения, начались «поиски виноватых». 13 июня 1915 года военный министр В. Сухомлинов был отстранён от должности и позднее обвинён в измене. За шпионаж был казнён его сотрудник полковник С. Мясоедов (позднее выяснилось, что обвинения не были доказаны). Главнокомандующий Николай Николаевич был понижен до командующего Кавказским фронтом, а место главнокомандующего 23 августа 1915 года