Учасник Першої світової війни. Командував 8-ю армією. Від березня 1916 року був головнокомандувачем Південно-Західного фронту, війська якого в травні — серпні 1916 року здійснили прорив австро-німецького фронту. Ця найвдаліша бойова операція російської армії за всю війну увійшла в історію як Брусиловський прорив.