Bardzo wysoce strategiczne wzgórze Pustki na północ od Gorlic, było atakowane przez polskie pułki 12. Dywizji gen. Paula Kestřanka. Artylerią dowodził tam płk Tadeusz Jordan-Rozwadowski, który jako jeden z pierwszych w tej wojnie zastosował nową metodę prowadzenia ognia, którą Niemcy nazwali później Feuerwalze – walcem ogniowym. W momencie szturmu pułkownik nie przerwał ostrzału, lecz przenosił go stopniowo przed atakujących piechurów, co nie dawało ukrytemu nieprzyjacielowi czasu na ponowne obsadzenie stanowisk bojowych. Ogień kroczący przed żołnierzami pozwolił Polakom w pięć minut zająć pierwszą linię okopów u stóp wzniesienia, a nim upłynęła godzina – całe wzgórze Pustki, dominujące nad wsią Wola Łużniańska. Sukces był tak błyskawiczny i niespodziewany, że początkowo oficerowie austriackiego dowództwa, widząc schodzących powoli z góry licznych żołnierzy, myśleli, że atak się nie powiódł. W rzeczywistości patrzyli na rosyjskich jeńców. Tymczasem zwycięzcy krakowianie wsparli jeszcze atakujących po sąsiedzku Niemców i Węgrów. Ogień dział okazał się tak celny, iż dowódca 12. Dywizji raportował po bitwie co następuje: „Jeńców wzięto zaledwie 1700 (…), gdyż wszystko prawie legło w okopach zabite. (…) Okopy to kupa gruzów, kryjąca tysiące trupów”.
Walki trzeba było stoczyć także o same Gorlice, a zwłaszcza o umocnione cmentarze. Po ostrzale z ciężkiej artylerii cała okolica przypominała morze „ruin byłego miasta, które od 500 lat zwało się Gorlicami” – zapisał przerażony widokiem burmistrz ks. Bronisław Świeykowski. Dowodzący całą operacją gen. Mackensen, wizytujący później zrujnowane miasto, dodał: „Prawie żaden dom nie nadawał się do mieszkania. (…) W całej miejscowości nie widziałem bodaj tuzina całych szyb”. Mimo ogromnych zniszczeń mieszkańcy z radością witali pierwszy patrol Bawarczyków, który o godz. 15.30 pojawił się na gorlickim Rynku. „Chlebem i solą tych trzech witając bohaterów składam im w najserdeczniejszych słowach podziękowanie za ocalenie nas z niewoli i niedoli. (…) Okrzyki „es lebe hoch!” [Niech żyją!] i „hura” zabrzmiały w całym Rynku, który zalegli prawie w komplecie wszyscy ówcześni mieszkańcy Gorlic” – wspominał koniec 126-dniowej rosyjskiej okupacji ks. Świeykowski.
Rosjanie byli systematycznie spychani na wschód. 5 maja atakujący przekroczyli Wisłokę, a 6 maja zakończyła się bitwa gorlicka. I choć Rosjanie wysadzili część mostów, tempo ofensywy nie zmalało. Sprzymierzeni odbili Tarnów i Jasło, następnie Krosno i Rzeszów. Niektóre carskie dywizje w wyniku walk stopniały do tysiąca żołnierzy, a zapasy amunicji artyleryjskiej do dwóch, trzech pocisków na działo. W czasie operacji gorlickiej Rosjanie stracili od 100 do 150 tys. żołnierzy, a przed całkowitą klęską uchroniło ich tylko to, że potrafili cofać się szybciej niż nacierali przeciwnicy.
Przełamanie frontu pod Gorlicami pozwoliło odbić z rąk rosyjskich smutne pozostałości twierdzy przemyskiej i stołeczny, galicyjski Lwów. W kolejnych miesiącach zajęto Królestwo Polskie, z trzecim co do wielkości miastem cesarstwa rosyjskiego – Warszawą, a także Litwę z Wilnem, Kurlandię, część Białorusi z Brześciem Litewskim i Grodnem oraz część Wołynia. W październiku 1915 r. linia frontu przebiegała od Rygi i Dźwińska (Dyneburga) na północy przez błota Polesia po wschodnią część Galicji. Żadna inna ofensywa w czasie I wojny światowej nie przyniosła tak spektakularnych zdobyczy terytorialnych. Zdecydował rzecz jasna fakt, iż front wschodni nie był tak mocno nasycony wojskiem i umocnieniami jak linie na zachodzie, ale trzeba też przyznać, że von Hötzendorf i von Mackensen świetnie rozegrali bitwę. Skoncentrowali się na wybranym i rozpoznanym wcześniej odcinku frontu, zapewnili sobie przewagę liczebną, wzmocnili swe siły ciężką artylerią, przygotowali materiały wojenne i odwody. Rosjanom tymczasem brakło rozpoznania, odwodów, amunicji oraz przygotowanych do obrony drugiej i trzeciej linii.
Dla Galicji smutnym następstwem austriacko-niemieckiego zwycięstwa było surowe karanie licznych domniemanych i nielicznych prawdziwych zdrajców wśród ludności cywilnej. W krwawych walkach z maja 1915 r. brali udział Polacy. Walcząc ramię w ramię w sprzymierzonych dywizjach austriackich i niemieckich, ale także bijąc się bratobójczo z polskimi poborowymi w rosyjskich oddziałach. Dla wszystkich poległych Oddział Grobów Wojennych Komendantury Wojennej w Krakowie utworzył 378 niepowtarzalnych cmentarzy wojennych, na których pochowano obok siebie 60 tys. dawnych przeciwników z obu stron frontu w Galicji, reprezentujących armie trzech cesarzy, kilka wyznań i kilkanaście narodowości. Po bitwie pod Gorlicami Rosjanie już nie zagrozili Galicji. Wojna trwała jednak nadal.