К проведению наступательной операции на Юго-Западном фронте было привлечено около 60 пехотных и кавалерийских дивизий и 1114 орудий. На участках прорыва (они составляли около 70 км) создавалось превосходство над противником в пехоте в три раза и по артиллерии в два раза. Плотность артиллерии доводилась в среднем до 35 орудий на километр фронта. С обеих сторон участвовало в операции около 500 самолетов.
Для обеспечения успеха наступления войск Юго-Западного фронта планировались вспомогательные операции на других фронтах. Так, 5-я армия Северного фронта должна была наступать из районе Якобштадта (ныне Екабпилс) на юго-запад, на Ковно (ныне Каунас), 10-я армия Западного фронта из района Молодечно — на Вильню, а 4-я и 6-я российские армии, 1-я и 2-я румынские армии Румынского фронта — на Фокшаны и Добруджу.
Июньское наступление войск ЮЗФ началось 16 (29) июня — 30 июня (13 июля) 1917 года. В первый день наступления артиллерия фронта вела мощный обстрел на главных направлениях атаки. 18 июня (1 июля) с рубежа восточнее местечек Полоряны и Бережа-ны (западнее Тарнополя) 11-я и 7-я армии нанесли удар на Львов. Однако этот удар успеха не имел. Из-за этого через два дня наступление обеих армий было приостановлено.
Южнее 23 июня (6 июля) с рубежа Галич — Станиславов в направлении Калуш — Богехов перешла в наступление 8-я армия генерала Л .Г. Корнилова. На этом участке фронта за два дня боев войска армии прорвали оборону противника на всю тактическую глубину. Были захвачены 7100 пленных и 48 орудий. Развивая успех, 8-я армия овладела городами Галич и Калуш и к 30 июня (13 июля) вышла на рубеж Кропивник — река Ломница. Однако войска 8-й армии, не поддержанные 7-й и 11-й армией, не имея резервов для наращивания успеха и достаточного количества боеприпасов, остановились на достигнутом рубеже.
За 12 дней наступления войска Юго-Западного фронта взяли в плен свыше 800 офицеров и до 36 тысяч солдат противника, захватили 127 орудий и минометов, 403 пулемета, много военного имущества. Германское командование было обеспокоено успехом российских войск. Воспользовавшись пассивностью англо-французских войск на Западном ТВД, оно перебросило на восток 13 германских дивизий из Франции и 3 австро-венгерские дивизии из Италии, тем самым удвоив свои войска в районе наступления российских войск.
6(19) июля из района Золочев — Поморяны австро-германские войска генерала Винклера перешли в контрнаступление, нанося главный удар вдоль железнодорожной линии Львов — Тарнополь, в стык 11-й и 7-й российских армий. Они прорвали фронт 11-й армии. Российские войска 11-й армии, не желая воевать, почти не оказали сопротивления противнику. Они массами снимались с позиций и уходили в тыл.
Находившийся в Киеве бывший инспектор авиации России великий князь Александр Михайлович (1866—1933) отмечал, что наступление Юго-Западного фронта могло бы иметь успех.
«Но Россия уже не имела армии. Только немногие батальоны пошли в атаку. В других солдатские комитеты решили, что следует остаться в окопах. Те, которые сражались, убежали в панике, услышав, что приближается немецкая кавалерия. Артиллерийский огонь очистил немецкие линии. Немцы потерпели поражение от мощного артиллерийского огня. Однако «наступление Керенского» оказалось самым позорнейшим поражением в истории российской армии»10.
В результате контрнаступления противник не только восстановил утраченные позиции, но и стал продвигаться на восток к линии российско-австрийской границы. 12 (25) июля противник овладел Тарнополем и, развивая прорыв в юго-восточном и южном направлении, заставил отходить на восток 7-ю и 8-ю российские армии. К 15 (28) июля отход войск Юго-Западного фронта прекратился на рубеже Броды — Збараж — река Збруч, т.е. значительно восточнее той линии, которую они занимали до начала июньского наступления. Войска Юго-Западного фронта закрепились на линии возле государственной границы.
Удары российских войск на других фронтах тоже не имели успеха. Ни 5-я армия Северного фронта, начавшая наступление отЯкоб-штадта 10 (23) июля, ни 10-я армия Западного фронта, начавшая наступление 9 (22) июля из района Молодечно, в районе местечка Крево, не смогли прорвать основную линию обороны немецких войск и отошли на исходные позиции.
Наступление российских и румынских армий на Румынском фронте, начавшееся 7 (20) июля, вначале развивалось успешно, но из-за неудач на других фронтах было приостановлено через пять дней. В последующем под ударами противника российские и румынские войска вынуждены были оставить значительную территорию Добруджи и отойти к государственной границе.