После австро-германского прорыва у Горлице русские войска оставили Галицию. Германское командование рассчитывало устроить грандиозный «котел» в Польше. Для этого группировки из Галиции и Восточной Пруссии наносили удары по сходящимся направлениям. Лишь благодаря энергии и распорядительности командующего Северо-Западным фронтом генерала Михаила Алексеева русским воскам удалось за счет быстрого отступления вырваться из ловушки.
22 июня (5 июля) состоялось совещание русского командования в Седлеце. Было решено беречь живую силу и выигрывать время для развертывания военной промышленности в тылу путём постепенного отступления. 25 июня 3-я армия была передана в состав Северо-Западного фронта и, таким образом, в подчинении её главнокомандующего генерала М. В. Алексеева было передано семь армий (10,12, 1,2, 5,4, 3-я). Генерал Алексеев предугадал замысел Гинденбурга совершить обхват правого фланга русских войск со стороны реки Неман и усилил виленское направление.
Однако в результате русские войска оставили Польшу, Литву, часть Латвии и Белоруссии. Все эти события были названы современниками «Великим Отступлением». Никто не знал, придется ли его продолжить. Командующий Юго-Западным фронтом Н. И. Иванов сознавал, что его войска не выдержат нового генерального наступления противника, и разрабатывал планы их отвода за Днепр и сдачи Киева. Однако немецкое командование остановило свои войска на рубеже Двинск — Сморгонь — Барановичи — Дубно и перебросило значительные силы на Западный фронт, где в конце сентября началось крупное наступление англо-французских войск, не принесшее, однако, сколько-нибудь существенных результатов. Начальник оперативного управления штаба 8-й армии генерал Макс Гофман, позднее, в конце 1916 года ставший начальником штаба германского Восточного фронта, так подвел итоги кампании 1915 года: «План Антанты закончить войну путем одновременного наступления русских масс на Пруссию и в Карпатах потерпел крушение. Русские потерпели поражение на всем фронте и понесли потери, от которых они уже больше не оправились. Но нам не удалось разгромить русских в такой степени, чтобы они были вынуждены заключить мир». Только Юго-Западный фронте 1 мая по 30 сентября потерял около 2,2 млн человек, в том числе 0,5 млн пленных. Австро-германские войска потеряли полмиллиона человек.
Всего с 1 мая по I ноября 1915 года русская армия потеряла 976 000 человек пленными, при этом её потери убитыми и умершими от ран составили лишь 423 000. Начальник штаба Верховного главнокомандующего генерал Алексеев писал 4 ноября 1915 года в одной из резолюций: «Некрасивая картина, сообщенная штабом 3-й армии, относительно обслуживания немецкого тыла значительным числом наших пленных» и далее предлагал налетами конных отрядов «вносить сильное расстройство в службу тыловых учреждений, разгоняя тех негодяев, которые служат обозными, хлебопеками, рабочими». С другой стороны, процент контуженных, или, как тогда говорили, «сконфуженных» офицеров в десятки раз превышал процент контуженных солдат. Таков был эффект утраты большинства подготовленных кадров, недостатка оружия и особенно боеприпасов и полного непонимания солдатами целей войны.
Взятие крепости Новогеоргиевск, сопровождавшееся сдачей больших частей войск и неповреждённого оружия и имущества без боя, вызвал в российском обществе новую вспышку шпиономании и слухов об измене. Царство Польское давало России около четверти добычи каменного угля, потеря польских месторождений так и не была скомпенсирована, с конца 1915 года в России начался топливный кризис.
Новые операции на Западном фронте английское и французское командование начали осуществлять только в конце сентября, когда немецкое наступление в России уже прекратилось. Пауза была вызвана проводившейся с 19 февраля Дарданелльской операцией.
Военные неудачи привели к кризису в российском военно-политическом руководстве. 23 августа 1915 года Николай II переместил великого князя Николая Николаевича с поста главнокомандующего русской армии наместником на Кавказ и сам занял его место. Большинство монархистов негативно оценивали поступок царя, полагая, что в случае новых поражений общественное мнение будет теперь винить во всем царя. Не одобрила этот шаг и либеральная оппозиция, симпатизировавшая Николая Николаевичу и опасавшаяся, что сосредоточение всей власти в руках императора еще больше отдалит страну от назначения ответственного перед Думой правительства («ответственного министерства»). Фактически боевыми действиями стал руководить генерал М. В. Алексеев, 31 августа назначенный начальником штаба Ставки Верховного Главнокомандующего.
В отдельных операциях Великого отступления потери были следующими. В Шавельской операции в июле 1915 года немецкие потери составили 2609 убитыми, 1971 пропавшими без вести, 12 218 ранеными и 19 939 больными. Во 2-й Праснышской операции, называемой также Наревским прорывом, в июле 1915 года германские армии потеряли 6213 убитыми, 1780 пропавшими без вести, 31 633 ранеными и 22 501 больными. В Красноставском сражении в июле 1915 года германские войска потеряли 6082 убитыми, 2185 пропавшими без вести, 28 461 ранеными и 24 888 больными. В ходе преследования русских войск в августе 1915 года, называемого также Бутской операцией, немцы потеряли 19 236 убитыми, 4633 пропавшими без вести, 101 705 ранеными и 116 003 больными. В сражении за Луцк в сентябре 1915 года потери армии Австро-Венгрии составили 12 978 убитыми, 91 028 пропавшими без вести, 59 900 ранеными и 36 941 больными. В том же сражении германская Южная армия потеряла 2977 убитыми, 18 252 пропавшими без вести, 14 889 ранеными и 3921 больными.
Великое отступление основательно подорвало мощь русской армии, но немцам не удалось ликвидировать Восточный фронт к концу 1915 года, как они планировали. Более германское командование уже никогда не переносило главный удар на Восточный фронт, решив, что в России необъятное пространство препятствует достижению решающего успеха.