Ну а Брусилов готовился к столкновению. Свой 7-й корпус он передал Радко-Дмитриеву, чтобы тот удержался на левом берегу Сана. А 12-й корпус направил Щербачеву, чтобы все-таки попытаться взять Перемышль. Артиллерии, особенно тяжелой, чтобы раздолбить укрепления, было недостаточно. Это постарались компенсировать качеством стрельбы - артподготовку устроили не массированную а прицельную, по выявленным огневым средствам. 5.10 начался штурм. К 7.10 частями 19-й пехотной дивизии были взяты 2 форта Седлисской группы, особенно отличился при этом Крымский полк. Щербачев уже готов был атаковать западные форты. Но австрийское наступление развивалось быстро и успешно. 3-ю армию оттеснили к р. Сан, а южнее Перемышля, до Днестра, отбивалось всего два корпуса - 8-й и 24-й. А за Днестром, на его правом берегу, прикрывали фланг армии три кавказских кавалерийских дивизии и недавно присланная 71-я пехотная, которую объединили с кавказскими в 30-й корпус. И прикинув, что для завершения штурма потребовалось бы еще 5-6 дней, Брусилов решил его прекратить.
12-й корпус возвращался в состав 8-й армии, а 11-й было приказано снять осаду Перемышля и занять позиции между 8-й и 3-й. Радко-Дмитриев считал рискованным оставаться за Саном - начинался осенний разлив из-за дождей, и он опасался, что при новых атаках противника не сможет отступить. Брусилов был против его отхода на правый берег. Армия действительно могла прикрыться рекой, но и сама была бы не в состоянии наносить удары, и австрийцы получали возможность, оставив против нее заслон, перебросить дополнительные силы на участок 8-й армии. Однако Радко-Дмитриев апеллировал к Иванову, и тот ему отход разрешил. Брусилов, по своему обыкновению, опять решил спутать карты противнику упреждающим ударом. Южнее Перемышля местность гористая, дорог мало, поэтому австрийцы двигались колоннами, и встреченные неожиданно для себя русским контрнаступлением, вынуждены были принимать бой в невыгодных для себя условиях. Но постепенно опомнились, стали наращивать натиск. Против 8-й армии, как и предвидел Брусилов, стали перебрасывать войска с участка 3-й, и на нее навалились вдвое превосходящие силы.
Фронт держался, но выявились два опасных участка. Один - позиции 11-й армии, состоявшей из ополченцев и второочередных частей, и к тому же ее фланг обстреливался тяжелой артиллерией из Перемышля. Другим уязвимым местом стал левый фланг, поскольку значительные силы австрийцев перешли в наступление из-за Карпат, через перевалы. В какой-то момент положение 11-й армии стало критическим. На одну из второочередных дивизий 11-й австрийский корпус обрушился среди ночи. Она бросила окопы и побежала. Фронт был прорван. Правда, и австрийцы в темноте сбились с ориентиров и заблудились в лесу, поэтому не смогли сразу же использовать успех. Брусилов бросил туда свой резерв, 9-ю и 10-ю кавдивизии, а командиру 12-го корпуса ген. Лешу приказал атаковать тычущегося по лесу противника и восстановить положение. Но и в бойцах запаниковавшей дивизии заговорила совесть, они стали возвращаться. А когда встретили посланную Брусиловым конницу, то выяснилась и главная причина случившегося - в дивизии не хватало офицеров, да и имеющиеся были неопытными, и солдаты, не получая команд, растерялись. Кавалеристы проявили инициативу и выделили им своих офицеров, которых пехота приняла с радостью. Совместными усилиями навалились на врага и отбили свои окопы. Дальнейшие неприятельские атаки здесь, несмотря на огонь из Перемышля, были отражены.
