三天的前线之行结束时，克伦斯基与布鲁西洛夫经一番长谈后达成共识，最迟于7月发起攻势，以一场胜利来维系士气。他们判断，一旦枪声响起，以服从为天职的军人们会立刻回到战场上，同仇敌忾，把政治集会抛诸脑后。

两人立即分头准备，克伦斯基负责政治方面，布鲁西洛夫负责军事方面。分手之前，克伦斯基就地任命布鲁西洛夫为新的陆军总参谋长。

回到彼得格勒的克伦斯基在首都的空气中嗅到了不同的味道，布尔什维克坚决主张立即退出战争，有的社会革命党人已开始寻求同德国人的直接接触。克伦斯基高调主张继续战斗，他提醒大家注意“俄国在协约国同盟中所承担的义务”。凭借刚从前线归来的特殊经历，他强调说，敌人已经非常脆弱，如奥匈军队中的多支斯拉夫部队已军心涣散，波兰兵团已拒绝战斗。“小拿破仑”的努力再次得到回报，在1917年6月15日的国家杜马大会上，他的进攻提议成功通过。

布鲁西洛夫制定了初步计划，打算在1917年7月1日实施进攻。此人是一个将才，因领导1916年的布鲁西洛夫攻势而被认为是俄军中少数几个真正有能力的将领之一。在那场以他名字命名的攻势中，布鲁西洛夫出敌不意，果敢进击，充分展现了军事才华。

但这一次，这位新任总参谋长却苦于找不到合适的部队。他认为自己指挥的西南方面军斗志不足，不堪一战。但是在6月11日的一场高级军事会议后，他发现西北方面军和西方方面军似乎更不可靠：有的集团军缺编数万人，有的集团军一举一动都听从于士兵委员会；无论新的攻势前景如何诱人，士兵们都不情愿参与其中。最终，布鲁西洛夫意识到，实施这场进攻只能依靠西南方面军。

既然战役方向定在西南前线，布鲁西洛夫把夺取加利西亚重镇伦贝格作为阶段性目标，这里是维系奥匈军队与德军的交通、联络中枢。攻势力求对加利西亚的奥匈军队造成尽可能大的杀伤，若有可能，则尽量迫其退出战争。

西南方面军将在长约200公里的战线上同时伸出3支矛头：北翼的第11集团军攻击奥匈第2集团军，南翼的第8集团军攻击奥匈第3和第7集团军的结合部，居中的第7集团军攻击奥匈第2集团军北侧的德军南方集团军，以牵制其无法南下援助奥匈。俄军总兵力计40个步兵师和8个骑兵师，敌人军队估计有26个步兵师和1个骑兵旅，俄军显然占有数量上的优势。

由于西南方面军北面的两个方面军不愿投入作战，布鲁西洛夫无法在主攻方向之外发动牵制性进攻，只能在加里西亚做单一性突破。此外，虽然“开小差”的现象在克伦斯基造访前线后有所减少，但此前的兵员流失已使各部队战斗力普遍缩水一半甚至三分之二，使得布鲁西洛夫缺乏足够的预备队。这意味着即使这场攻势能获得成功，他也没有力量做进一步拓展。

另一项困难在于军官。由于此前克伦斯基曾表达对大部分军官的不满，布鲁西洛夫替换了一大批“不胜任者”。当这轮“清洗”由集团军到军和师，一级级向下贯彻时，引起了军官们的极大抵触。他们把撤换行动视作对整个军官团的威胁，许多军官变相罢工，有人声称体弱多病，有人声称年迈体衰，有人则不告而别。结果，许多临时军官在最后时刻走马上任，有的完全没有带兵经验，有的则是士兵从自己人中推举产生的。

尽管如此，布鲁西洛夫仍然认为他的部队已经做好准备，而且比“战争中的任何时候准备得都要好”。他的这份乐观，主要来自物资方面。敦促俄国留在战争中的盟友们在看到克伦斯基的“诚意”后纷纷送来军需品，武器、弹药、被服、食物、药品的丰富程度前所未有。1917年6月27日，陆军总参谋长兼前敌总指挥布鲁西洛夫宣称，俄军已经完全做好准备。

在俄军酝酿攻势的同时，其当面之敌，尤其是德军并非浑然不觉。相反，俄军的异常早就在德军的掌握之中。

早在6月中旬，东线德军参谋长马克斯·霍夫曼将军在日记里明确写道：“俄国人开始活跃起来了。”德军此后的空中侦察也表明，俄军正在准备行动。许多通往前线的桥梁被加固或修复，新建数条窄轨铁路用以运送物资，部队的集结和开进也一目了然。通过对航拍照片和从彼得格勒搜集来的情报的研判，霍夫曼将军判断俄军将对加里西亚的奥匈军队下手，战役目标有可能是伦贝格，且可能视情况对东线中段的德国南方集团军实施侧翼包抄。

霍夫曼的判断相当接近事实。但这并非德军料敌先机，而是俄军的准备过于明目张胆，缺乏必要的掩护。部队开进和抢修道路的工作全在白天进行，集结地和仓储站也没有任何伪装。考虑到这场攻势的指挥是布鲁西洛夫，这种情况更令人费解，因为之前在同一个方向上展开的布鲁西洛夫攻势，正是以开战前故布疑阵而著称的。

但是，霍夫曼随后上报的反制方案——调动5个师发起反击，夺取塔纳波尔进而威胁俄军侧翼——却被德军总参谋部否决了。高层有高层的考虑。自二月革命以来，德国和奥匈对俄国的态度就是“等等看”，两国希望俄国就此退出战争。因此，柏林和维也纳明令禁止两国军队采取任何主动，以免刺激俄军。在这样的指导思想下，北起波罗的海南到罗马尼亚的整条东线都进入了“东线无战事”的状态。

德国人一直试图说服俄军士兵，既然沙皇已下台，那就不应该再为英法的利益而流血牺牲。因此，虽然东线的情报表明俄军异常，但柏林仍决定不在东线采取主动。

27日下午，并不清楚德军态度的克伦斯基再次亲临前线。他来到第11集团军的观察哨，通过望远镜亲眼目睹总攻的展开。

俄军的炮火在这天夜里打响，共集中800门轻型火炮、158门中型火炮和370门重型火炮，配有充足的炮弹。炮击确实极为猛烈，德军的观察哨指出，“炮击强度前所未有，持续时间同样前所未见”。克伦斯基看到万炮齐发的壮观场面，倍感欣喜。

炮击足足持续3天，德国和奥匈的炮兵却始终没有还击。实际上，俄军壮观的“烟火表演”只是在做无用功，他们把大批炮弹打到敌人空无一人的第一道战壕中。原来，通过此前的侦察和判断，一线战壕早就被刻意腾空了。

7月1日清晨，炮击停止。在第11集团军观察哨里的克伦斯基紧张地观察着，他不知道自己的政治鼓动能否收获预期效果，他不知道士兵们会不会冲出战壕。这时，出现了零星几个人，接下来人越来越多，随后便是一场大规模的冲锋。克伦斯基非常高兴，他大声对身边的随从喊道：“看吧，我就说我们的士兵一听到炮声就会恢复神态的！”

第11集团军的第一个打击对象，是奥匈第19步兵师。该师兵员主要由捷克人组成，俄军在开战前已派一批捷克俘虏去“沟通”。俄军冲锋一开始，这个师的近3000人就齐刷刷放下武器，从而在奥匈第2集团军的防区里开了一个大口子。俄军从这里不断涌入，陆续攻取一些村落和高地，超计划完成了首日的推进目标。

第一天的战斗结束时，第11集团军宣称俘敌18000人，缴获火炮枪支无数。克伦斯基喜出望外，立即电告彼得格勒：“战役刚一打响，即已大获成功！”

最初的兴奋过后，克伦斯基变得不安起来。因为除了第11集团军在1917年7月1日冲锋陷阵外，另外两个集团军并没有按照协同作战的要求行事，都在原地按兵不动。接下来两天仍然没有接到新报告的克伦斯基沉默了，随后便返回首都。

在他走后不久，俄军的另外两路终于发动攻势。4日，负责牵制德军的第7集团军开始动手，这个集团军的兵力几乎占到俄军总兵力的一半，共有20个步兵师和4个骑兵师，

而其面对的德国南方集团军只有10个师，且是由6个德国师、3个奥匈师和1个土耳其师混编而成。虽然俄军兵力占优，但是德军以逸待劳，南方集团军司令冯·波梅尔将军布下密集火网，令冒失冲锋的俄国人损失重大，第7集团军的行动陷入僵局。

最后一个动手的是位于俄军左翼、由拉夫尔·格奥尔吉耶维奇·科尔尼洛夫将军指挥的第8集团军。这支部队在7日才投入进攻，但收获却最多。第一天的战斗中，该部就在奥匈第3集团军的防线上打出缺口，第二天进一步夺取了哈利采。奥匈司令官匆忙投入预备队，但这些兵力丝毫不起作用。经过3天推进，科尔尼洛夫宣称俘虏敌军1万余名，缴获大炮80门。

接到喜报的布鲁西洛夫将军要求第8集团军进一步扩大战果，这与科尔尼洛夫不谋而合。在拿下哈利采后，第8集团军快速通过洛姆尼察山谷，接着将奥军逐出另一个战略要地克劳斯茨。

经过几乎一周的交战，第8集团军显露疲态，在打出一个宽90公里、纵深64公里的突出部后停了下来。虽然这支部队的突进超过友邻的另外两个集团军，但并没有取得有战略价值的结果：德国南方集团军虽然受到侧翼威胁，但仍然坚守在原位置上，奥匈第7集团军也保持稳定。

第8集团军攻势受阻的一个因素是天气：大雨接连而至，当地的溪涧暴涨为难以逾越的河流，道路泥泞不堪。但这并非全部，更重要的原因是，德军开始发起反击了。

在看到俄军全力以赴想要拿下伦贝格之后，柏林的德军总参谋部意识到该做些什么了。此前在东线成名、时任第一军需总监的埃里希·冯·鲁登道夫将军通过电话找到霍夫曼，传达应立即转入反击的愿望。不过，他没有要求对俄军兵来将挡，而是应该“以我为主”。

鲁登道夫直接问霍夫曼此前拟定的穿过塔纳波尔的进攻作战计划是否仍然可行，当得到肯定答复后，他又询问霍夫曼需要多少个师。“4个步兵师”，霍夫曼估算后回答。“我从西线给你调6个师来”，鲁登道夫回应道。

由于鲁登道夫对西线局势估计不足，最终他不得不食言，只调出4个师。这些部队坐火车陆续抵达加利西亚战场，此外还包括精锐的第1、第2近卫师，他们将充当德军进攻的前锋。霍夫曼原打算在15日动手，同样由于受大雨影响，他把行动日期推迟到19日。

反攻之日到来时，奥匈第7集团军先于德军有所行动。令他们意外的是，曾经看上去非常强大的俄军第8集团军一触即退，主动向后退缩。奥匈军队立即投入更多兵力，一举夺回了重镇克劳斯茨。

鉴于盟友的成功，霍夫曼催促他的部队加快进军。第1、第2近卫师表现出强劲的战斗力，一举突破当面俄军的防线，进而影响波及西南方面军全线。反击第二天，即7月20日俄军在战场上扯开一个40公里宽的大口子，德军和奥匈军不断涌入。

21日，德军已进至塔纳波尔城郊，布鲁西洛夫在接下来两天里拼命调动部队试图填补这一缺口，但均未能成功，德军第2近卫师在23日开入塔纳波尔城内。科尔尼洛夫的第8集团军做了最后的努力，投入距离战场最近的高加索部队，但也于事无补。

至此，不仅克伦斯基和布鲁西洛夫寄予厚望的攻势已经消亡，而且俄军的整条战线已濒于崩溃，许多部队开始成建制的逃亡，“军队自行解散”。德军和奥匈军如入无人之境，近卫师在短短几天里推进145公里，士兵们因为劳累过度才停下来，“现在制约德军推进的惟一因素就是他们自己的补给线了”。

1917年7月的克伦斯基攻势是俄军在一战中所做的最后一次努力，在付出4万人战死、2万人负伤、3万人被俘的代价后，俄国军队被彻底打垮，俄国就此退出一战。