Во время боев за Карпаты армии Юго-западного фронта понесли большие потери. Высокий расход боеприпасов совпал с кризисом военного снабжения. Более того, в середине апреля противник сосредоточил крупную группировку и прорвал русский фронт в районе м. Горлица. Так начались кровавые бои, закончившиеся Великим отступлением русских армий. Деникин вспоминал: «Сражение под Перемышлем в середине мая. Одиннадцать дней жесточайшего боя Железной дивизии… Одиннадцать дней страшного гула немецкой тяжелой артиллерии, буквально срывавшей целые ряды окопов вместе с защитниками их… И молчание моих батарей… Мы не могли отвечать, нечем было. Даже патронов на ружья было выдано самое ограниченное количество. Полки, измотанные до последней степени, отбивали одну атаку за другой… штыками или, в крайнем случае, стрельбой в упор. Я видел, как редели ряды моих стрелков, и испытывал отчаяние и сознание нелепой беспомощности».
Все лето войска Юго-западного фронта с боями, иногда переходя в контратаки, отходили, сумев избежать полного разгрома. В середине августа 1-я австро-венгерская армия повела наступление в обход фланга 8-й армии. Положение спасли новый 39-й корпус (он состоял из запасных частей, а потому его боевая сила была минимальной) и 4-я стрелковая дивизия.
Деникин трижды переходил в атаку, тем самым задержав обходное крыло противника. В первой половине сентября ввиду общего положения 8-я армия отошла.
Белое движение. 1917 г.
Однако вскоре Брусилову удалось одержать частную победу, и, развивая успех, он направил 4-ю стрелковую дивизию на Луцк. Фронтальная атака не удалась. Тогда в обход был направлен 30-й корпус генерала Зайончковского, но и он был остановлен войсками противников. Ситуация на фронте Деникина ухудшалась. «Наше положение пиковое. Ничего нам не остается, как атаковать», — заявил он. 10 (23) сентября в ходе дерзкой атаки Луцк был взят, а Деникин в рядах первой линии въехал в город. В плен были взяты 128 офицеров и 6000 нижних чинов, трофеями стали 3 орудия и 30 пулеметов. Вскоре подошли и части Зайончковского, он послал донесение в штаб армии о том, что вошел в город, на ней Брусилов сделал шуточную пометку: «…и взял там в плен генерала Деникина». За подвиг со взятием Луцка (который, правда, потом пришлось оставить) Антон Иванович был произведен в генерал-лейтенанты, а в дальнейшем был награжден Георгиевским оружием, украшенным бриллиантами. Фактически за два года войны Деникин получил четыре высочайшие «георгиевские» награды — максимум, на который мог рассчитывать начальник дивизии в то время.
В начале октября 4-я стрелковая дивизия участвовала во взятии Чарторыйска, когда был разгромлен 1-й гренадерский кронпринца полк. Были пленены 138 офицеров, 6100 нижних чинов, а также взято 9 орудий и 40 пулеметов.
Последние славной страницей в истории «железных стрелков» стал Брусиловский прорыв, который начался в конце мая 1916 г. Тогда дивизия Деникина находилась в составе 8-й армии, которой командовал генерал Каледин. Артиллерийская подготовка началась в четыре утра 22 мая и велась весь день. К утру следующего дня были созданы проходы для непосредственной атаки. Тогда Деникин отдал приказ № 13: «Сегодня в 9 часов приказываю дивизии атаковать и да поможет нам Бог!»
Атака началась успешно: всего за полчаса дивизия овладела всеми тремя линиями обороны противника (единственным исключением стал левый фланг, где бой за 1-ю линию затянулся). К вечеру поставленная задача была выполнена. Тогда же последовала благодарственная телеграмма от командующего армией: «Благодарю Вас от всего сердца, равно как и всех героев-стрелков за их сегодняшние славный героизм и безупречную доблесть».
24 мая 4-я стрелковая дивизия бросилась в преследование. Деникин следовал за своими частями, которые безостановочно продвигались вперед. Видя успех наступления, он, не удержавшись, заявил, обращаясь к находящемуся в резерве 16-му стрелковому полку: «На завтра дарю вам Луцк». К вечеру следующего дня после упорного боя стрелки действительно ворвались в город, захватив 4500 пленных. При этом наступление шло настолько стремительно, что на время была потеряна связь со штабом корпуса. Всего за эти дни было взято 243 офицера, 9626 нижних чинов, более 500 раненых, 27 орудий, 37 пулеметов, минометов и бомбометов, масса оружия и снарядов. Потери же составили: среди офицеров — 16 убиты, 25 ранены и 2 контужены, среди нижних чинов — 694 убиты, 2867 ранены.