Тем временем Гинденбург признал свое наступление неудавшимся, а положение в Варшавском направлении — опасным. Он решил передать Ивангородское направление генералу Данклю, сосредоточить всю разбросавшуюся IX армию и отходить к силезской границе, разрушая все пути сообщения и затрудняя русским преследование. Одновременно и австро-венгерское командование убедилось в бесплодности трехнедельных попыток форсировать Сан и решило отступить в целях перегруппировки в Краковском направлении, лишь только будет закончено снабжение Перемышля, куда оно решило запереть армию в 140 000 человек. Армия Данкля под Ивангородом — своего рода «стратегический арьергард» — прикрывала как отход IX германской армии в Польше, так и отход австро-венгерских армий из Галиции.
8 октября были взяты Козеницы. Ивангородский плацдарм расширился. 9-го числа армия генерала Данкля, усиленная корпусом Войерша, потеснила шедшие вразброд III Кавказский и XVII армейский корпуса, но в это время к Ивангороду стала подходить наша 9-я армия. Гвардия начала переправу в Ивангороде, а XXV корпус — в Ново-Александрии. Генерал Иванов указал 4-й армии наступать на Радом, а 9-й содействовать ей. Штаб Юго-Западного фронта не задавался широким маневром, а рассчитывал лишь помочь 2-й и 5-й армиям Северо-Западного фронта в Варшавском сражении. 10, 11 и 12 октября в лесах за Козеницами шло чрезвычайно упорное сражение: 10, затем 15 русских дивизий 4-й и 9-й армий дрались против 8, затем 11,5 австро-германских. 13 октября 9-я армия генерала Лечицкого сбила неприятеля и вышла во фланг Данклю.
4-я армия развернула Гренадерский, XVII, XVI и III Кавказский корпуса. Наиболее тяжелым был день 12 октября, когда подошедший Гвардейский резервный корпус генерала Гальвица взял во фланг наших гренадер, лишившихся 5000 человек (2000 пленных). В 9-й армии дралась гвардия, XXV и XIV армейские корпуса. В этих упорных лесных боях мы взяли 60 офицеров, 3300 нижних чинов пленными, 13 орудий и 120 зарядных ящиков.
В эти же дни 2-я армия, сбивая противника, продвигалась вперед, и 11 октября IX германская армия была отброшена за Равку. Войска рвались в бой, но Шейдеман их сдерживал, косясь на Торн. 12-го и 13-го у Ежова завязались упорные бои с германскими арьергардами. В то же время 5-я армия, которой, наконец, удалось переправиться, завязала бои у Равы, выйдя на правый фланг противника. 11 октября при форсировании Равки у Казимержа 93-й пехотный Иркутский полк взял 7 орудий и 5 пулеметов, а 94-й пехотный Енисейский полк (I армейского корпуса) — 5 орудий и 3 пулемета.
14 октября Гинденбург предписал прервать сражение. IX армия быстро стала отступать на границу, разрушая дороги и мосты. Генерал Рузский, развернув против неприятеля более чем двойные силы (16,5 пехотных дивизий против 7), не сумел охватить его, ограничившись примитивным лобовым ударом наподобие своего наступления на Львов. Генерал Шейдеман топтался на месте и утратил всякое соприкосновение с противником. Никто не знал, куда отступила германская армия, несмотря на наличие 7,5 кавалерийских дивизий. Штаб Северо-Западного фронта вообще все свое внимание обратил на «прикрытие» Варшавы с севера. Сюда — на Млавское направление — он перевел генерала Ренненкампфа с его штабом, и новую 1-ю армию составили: V Сибирский корпус на левом берегу, VI Сибирский, VI армейский и I Туркестанский корпуса — на правом. Устроить же переправы через Вислу штаб Северо-Западного фронта не удосужился.
17 октября 2-я армия заняла Лодзь. Тем временем I австро-венгерская армия отходила от Ивангорода в район Келец. Здесь генерал Данкль заранее оборудовал чрезвычайно сильные позиции по лесистым кряжам. 9-я армия преследовала австрийцев фронтально, 4-я взяла 15 октября Радом и продвигалась, не встречая сопротивления. 18 октября 9-я армия встретила на реке Опатовке упорное сопротивление, и генерал Лечицкий увидел, что тут вся армия неприятеля. 19-го числа рядом лихих ударов 9-я армия прорвала фронт неприятеля. 20-го двинутый генералом Эвертом в обход левого фланга армии Данкля III Кавказский корпус занял Кельцы, и I австро-венгерская армия стала быстро отходить в Краковском направлении. Сражение под Кельцами было нами выиграно. В Келецком сражении нами взято пленными 200 офицеров, 15 000 нижних чинов при 28 орудиях, особенно отличились 18-я и 75-я пехотные дивизии XIV корпуса. За всю Варшавско-Ивангородскую операцию захвачено 23 000 пленных при 63 орудиях.