Иванов отдал приказ Брусилову - помочь Рузскому. Львов, по сути, был крепостью, его окружали довольно сильные форты, поэтому директива предписывала двум армиям совместными усилиями разгромить противостоящие соединения врага и начать осаду города, 3-й - с севера и востока, а 8-й с юга. Но русское командование не знало, что крепость перед войной была упразднена, а орудия с фортов сняты, поэтому всю надежду отстоять Львов австрийцы как раз и связывали с полевым сражением на подступах к нему. Брусилов получил данные авиаразведки, что значительные силы противника сосредоточены на р. Гнилая Липа. 24-му корпусу ген. Цурикова, который следовал сзади вдоль Днестра, догоняя армию, он послал распоряжение быстрее выдвигаться и прикрыть южный фланг со стороны г. Галича. А остальным войскам поставил задачу совершить довольно сложный фланговый марш на север, чтобы примкнуть к 3-й армии. Причем совершить быстро и ночью, а утром атаковать врага: 8-му и 12-му корпусам ударить с фронта, но Гнилую Липу не переходить. А 7-му форсировать ее и охватить северный фланг противостоящей группировки, отрезая ее от войск, расположенных против 3-й армии и от Львова,- чтобы не отступила в город и не укрепилась в его фортах.
29.8 развернулось ожесточенное сражение по берегам Гнилой Липы и Буга. Местность тут была для наступления очень неудобная, труднопроходимая. Кругом ручьи, речушки, болота, а все мосты и гати простреливались. Особенно тяжело пришлось войскам Радко-Дмитриева. 24-й корпус, который должен был догнать армию и прикрыть ее с юга, отставал, во фронте образовалась брешь. И этим воспользовались вражеские части, засевшие в г. Галиче - тут же совершили вылазку и нанесли контрудар, стремясь выйти в тылы 8-го корпуса и всей армии, так что Радко-Дмитриев вынужден был загнуть свой левый фланг и отбивать атаки. Но командир 24-го Цуриков догадался выслать вперед одну бригаду, она двигалась ускоренными маршами и подоспела вовремя. С ходу вступила в бой и оттянула на себя части галичского гарнизона. А на северном фланге с большим трудом и значительными потерями атаковал 7-й корпус, кое-как, еле-еле продвигаясь вперед, буквально вгрызаясь в оборону врага.
30-31.8 ему все же удалось форсировать Гнилую Липу, но при этом создалась новая угрожающая ситуация. Когда корпус перешел реку, возник разрыв между ним и 12-м. И противник этим тоже не преминул воспользоваться, бросив в их стык значительные силы. Спасла положение 12-я кавалерийская дивизия Алексея Максимовича Каледина. В критический момент, без приказа свыше, он по своей инициативе спешно выдвинул дивизию на направление прорыва. Кавалеристы и дивизионная артиллерия самоотверженно закрыли брешь. И начдив у них оказался достойным. Донской казак, уроженец Усть-Хоперской станицы, он получил два военных образования, одно время возглавлял штаб Войска Донского. Но и в строю послужил достаточно, был опытным и умелым генералом. Атаки многократно превосходящего неприятеля следовали одна за другой, но их отражали огнем орудий и спешенных эскадронов, по прорвавшимся наносили удары конными резервами. И продержались, пока на помощь не подоспела пехотная бригада. Но дальше прорыв 7-го корпуса, достигнутый столь тяжелыми жертвами и усилиями, пошел куда легче. Части продвигались все глубже во вражескую оборону, и 1.9 наступил перелом. Австрийцы не выдержали. Дрогнули и стали отступать. Причем их отступление принимало все более беспорядочный характер. И Брусилов, верно угадав этот момент, приказал войскам "наподдать". Его корпуса с новой силой обрушились на врага, окончательно сломили оборону, перешли Гнилую Липу и устремились в преследование, захватывая много пленных и трофеев. И на участке 3-й армии тоже наметился успех, она все сильнее теснила неприятеля к Львову.
2.9 крупная победа досталась и на долю левофлангового 24-го корпуса, действовавшего в отрыве от основных сил. Галич, лежащий перед ним, был сильно укреплен, имел много тяжелой артиллерии и обороняться мог долго. Но гарнизон, причинивший столько неприятностей своей вылазкой, был перемолот в полевых боях, и когда рухнул фронт на Гнилой Липе, остатки войск в Галиче тоже заметались и запаниковали. И город был взят одной атакой, русским достались все орудия и огромные запасы. В этот же день 2-я сводная казачья дивизия с ходу захватила г. Станислав (Ивано-Франковск) и, развивая успех, ринулась в рейд по тылам противника на Калуш и Стрый. А Брусилову авиаразведка доложила, что к Львовскому вокзалу стягивается масса войск, и набитые поезда отходят один за другим. Как впоследствии выяснилось, австрийцы ждали главного удара русских с запада - и действительно, сумели тут остановить Рузского. Но прорыв 8-й армии южнее оказался для врага очень опасным - открылись тылы, и командование испугалось, что русские захватят железнодорожный узел и отрежут их войскам пути отхода. Поэтому решило оставить Львов.
