Скрытая концентрация войск, орудий и боеприпасов в Горлице-Тарнувском секторе в апреле 1915 года, следовательно, располагала к победе. Фронт не был протяженным — всего 50 километров. С русской стороны этот короткий отрезок защищали четырнадцать пехотных и пять кавалерийских дивизий Третьей армии генерала Радко-Дмитриева; сектор нападения между Горлице и Тарнувом удерживался всего двумя дивизиями — 9-й и 31-й. Против них немцы расположили несколько лучших своих частей, в том числе 1-ю и 2-ю Гвардейские и 19-ю и 20-ю (Ганноверские) дивизии. В целом по фронту немцы и австрийцы имели преимущество свыше трех человек против двух по численности живой силы и очень большой перевес артиллерии, щедро обеспеченной боеприпасами. Общая численность их артиллерии составляла 2228 орудий, легких и тяжелых. Русские укрепления были неглубокими, а нейтральная полоса, отделяющая их от вражеских — весьма широка. Это позволило немцам и австрийцам за день до атаки выдвинуть свои форпосты вперед, где они окопались на новых позициях, ближе к полосе русских проволочных заграждений, не будучи обнаруженными.
План наступления принадлежал Фалькенгайну, возложившему его исполнение на Маккензена, победителя в сражениях 1914 года в Восточной Пруссии. Людендорф и Гинденбург предпочли бы не подготавливать прорыв в центре, а осуществить двойной охват русских войск с Балтийского и Карпатского фронтов. Подобно Шлиффсну, они не слишком уважали "обычные победы", приводившие лишь к оттеснению русских дальше к восточной границе, и настаивали на том, чтобы отрезать противника от обширных пространств царской империи, осуществив его окружение. Однако, хотя они и осуществляли командование на востоке, они, тем не менее, подчинялись Фалькенгайну, который опасался, что их планы окружения потребуют отвода войск с запада в таких количествах, что это опасно ослабит этот участок немецкого фронта. Кроме того, план Людендорфа — Гинденбурга предполагал участие австрийских войск на ответственных участках. Фалькенгайн был уверен, что продолжающееся качественное ослабление габсбургских частей делает это нереальным.
Приказ Маккензена по операции придавал особое значение прорыву, достаточно быстрому и глубокому, чтобы не позволить русским осуществить переброску сил и отразить натиск. "Атака Одиннадцатой армии должна была для удачного выполнения задачи быть проведена максимально быстро, поскольку… только быстрота натиска не позволит неприятелю возобновить сопротивления на запасных позициях… Для этого существенны два метода: глубокое проникновение пехоты и быстрое следование за ней артиллерии". Этот приказ предполагал тактику, которая позже с таким успехом применялась против британских и французских войск в 1918 году; пока же немцы были недостаточно умелы, чтобы прорваться сквозь надежно защищенные линии окопов на западе. Против русских в Польше, где проволочные заграждения были узки ми и слабыми, зона окопов неглубокой, а артиллерийскому прикрытию не хватало снарядов, эта тактика должна была оказаться весьма эффективной. Подготовительный артобстрел, который начался вечером 1 мая, сокрушил русскую передовую. Утром 2 мая немецкая пехотная атака, обрушившаяся на русских, встретила лишь небольшое сопротивление. Скоро волна русской пехоты откатилась назад, теряя оружие и боеприпасы, не только до первой, но даже до второй и третьей линии окопов. К 4 мая немецкая Одиннадцатая армия достигла открытой местности и двинулась вперед, в то время как 140 тысяч русских военнопленных длинными колоннами шли в тыл. Фронт прорыва не только углублялся, но и расширялся. 13 мая австро-германский фронт достиг окраины Перемышля на юге и Лодзи в центральной Польше. 4 августа немцы вошли в Варшаву, и между 17 августа и 4 сентября четыре исторических русских пограничных крепости — Ковно, Новогеоргиевск, Брест-Литовский и Гродно сдались неприятелю. Число русских военнопленных поднялось до 325 тысяч, было также потеряно 3 тысячи орудий.