К 1916 году война приняла затяжной, позиционный характер. Фронт и на западноевропейском и на русском восточном театре военных действий стабилизировался. Территория воюющих стран на протяжении многих тысяч километров была прорезана линиями траншей и опутана густой сетью проволочных заграждений.
В начале февраля немецкая армия перешла в наступление под Верденом. Французское командование вновь стало требовать помощи от России. В марте русские войска перешли в наступление на двинском и виленском направлениях. Наступление оказалось неудачным, но германское командование вынуждено было временно прекратить атаки на Верден и перебросить свои резервы на восток.
В начале мая австро-венгерское командование перешло в наступление на итальянском фронте. Настойчивые требования помощи со стороны Италии и под давлением Англии и Франции заставили царской командование ускорить наступление на фронте.
Первоначально было намечено, что главный удар нанесут войска Западного фронта из района Молодечно. На армии Северного и Юго-Западного фронтов возлагались вспомогательные удары с целью честных прорывов. Затем план был изменён. Войска Юго-Западного фронта должны были перейти в наступление, чтобы ослабить нажим на итальянскую армию.
21 мая по всему фронту началась артиллерийская канонада. На следующий день на нескольких направлениях были прорваны долговременные позиции австро- германских войск. В излучине реки Стырь была полностью разгромлена 4-я австрийская армия. Русские войска заняли Луцк, прорвав австрийские позиции на фронте шириной 70-80 км, и продвинулись глубину на 25-30 км.
В результате первых дней наступления был разгромлено живая сила противника и заняты его позиции. Австрийское наступление в Италии прекратилось.
Преследует противника, обе фланговые русского армии вышли на оперативный простор. Однако Брусилов допустил серьёзные ошибки. Вместо того чтобы загнуть свои фланги и взять центральные австрийские войска в кольцо, русские армия продвигались в расходившиеся направлениях, и наступление постепенно заглохло, не дав стратегических результатов.
Вместе с тем наступления на Юго-Западном фронте, стоившее больших потерь, не было поддержано армиями других фронтов. Союзники России не сделали буквально ничего, чтобы не допустить переброски германских войск на восток.
Германское командование подтянуло крупные резервы и приостановило наступление русских армий, не получивших своевременно резервов и боеприпасов.
Наступление не принесло решающего успеха, но нанесло войскам германской коалиции такой удар, от которого они уже не могли оправиться. Ослабление немецких сил на Западном фронте позволило англо-французам подготовить и провести наступательную операцию на Сомме. Под влиянием русских побед Румыния вступила в войну на стороне Антанты.
Наступление армии Юго-Западного фронта вновь продемонстрировало высокие боевые качества русского солдата, его выносливость и храбрость. Впервые в истории первой мировой войны был осуществлён прорыв фронта в нескольких направлениях, что затрудняло противнику маневрирование резервами.