9月24日展开，德米特里耶夫不待增援的重型火砲与砲弹补给抵达，便下令发动攻击，以避免博罗耶维奇持续增援。在为期3天的攻势中，俄军付出了伤亡40,000人的代价，但要塞仍屹立不摇。此时，北方的德军在保罗·冯·兴登堡指挥下，由西里西亚向维斯瓦河一线，意在夺取华沙，并减轻加利西亚奥匈军的压力；而博罗耶维奇的第3军团主力也结束休整，即将前来救援普热梅希尔的要塞守军。10月11日，德米特里耶夫下令解除包围，全体退回桑河东岸，以免遭到博罗耶维奇与要塞守军的夹击，围城战第一阶段以俄军无功而返告终。普热梅希尔城内在围城时已