Han ledet den såkalte Brusilovoffensiven mot Sentralmaktene 4. juni til 20. september 1916, og denne er regnet som den største, men også den siste russiske militære seieren under første verdenskrig og et av de blodigste slagene i historien. Offensiven brakte de russiske styrkene helt fram til foten av Karpatene, og svekket den østerriksk-ungarske hæren sterkt.