Еще со второй половины февраля 1915 года из 3-й армии начали поступать тревожные известия о подвозе неприятелем войск и тяжелой артиллерии. Генерал Радко-Дмитриев на основании донесений своих агентов и наблюдений с самолетов докладывал главнокомандующему Юго-Западным фронтом Н.И. Иванову о том, что на его фронте сосредоточивается очень сильная германская ударная группа.

Однако генерал Иванов, к сожалению, не доверял донесениям Радко-Дмитриева, ибо полагал, что наибольшая опасность грозит не под Горлице, а на левом фланге Юго-Западного фронта, у Черновиц, Снятыни и Коломыи. Н. Иванов опасался, что неприятель может прорвать крайний левый фланг фронта у государственной границы и выйти в глубокий тыл русских войск. Поэтому именно в этот район были направлены все войска, которые можно было снять с других участков фронта. А в то же время неприятель, беспрепятственно подвозя войска и все необходимые материалы для успешного наступления, усиливал ударную группу против 3-й армии.

На участке, предназначенном для прорыва, противник обеспечил себе превосходство в живой силе в 2 раза, в пулеметах – в 2,5 раза, в легкой артиллерии – в 3 раза, в тяжелой артиллерии – в 40 раз.

18 апреля (1 мая) 1915 года на 35-километровом участке прорыва у Горлице германская артиллерия открыла ураганный огонь. После мощной артиллерийской подготовки, продолжавшейся сутки, в 10 часов утра 19 апреля (2 мая) германо-австрийские войска перешли в наступление против 10-го корпуса 3-й армии. Резервами корпус не располагал, он был вытянут в одну тонкую линию, имея только один ряд окопов, которые никак не могли укрыть войска от сокрушительного огня тяжелой артиллерии. При таких условиях позиции 10-го корпуса были легко прорваны, и многочисленные германские войска, хлынув в этот прорыв, начали его быстро расширять. Под натиском противника разрозненные части 3-й армии отходили от своих позиций в полном беспорядке.

Через пять дней войска 3-й армии отступили уже на 40 километров.

Генерал Брусилов отмечал:

«Вина прорыва 3-й армии ни в какой мере не может лечь на Радко Дмитриева, а должна быть всецело возложена на Иванова. Однако в крайне беспорядочном и разрозненном отступлении армии нельзя не считать виновником Радко Дмитриева».

Отступление 3-й армии поставило под угрозу обхода правый фланг 8-й армии, действовавшей южнее, и Брусилов получил приказ отходить с Карпатских гор, чтобы занять позицию южнее Перемышля.