10-я русская армия и виленская группа развернулись западнее железной дороги Вильно – Гродно, но после ряда упорных боев и под угрозой обхода флангов к 18 сентября отошли на линию Михалишки – Лида, оторвавшись от левого фланга 5-й армии, отошедшей к Двинску и закрепившейся вдоль железной дороги.
Германское командование, использовав после отхода 10-й русской армии образовавшийся между Двинском и Вильно разрыв, бросило в направлении Свенцян кавалерийские части. 9 сентября германский конный корпус из 3-х дивизий под начальством генерала Гарнье прорвался в тыл 3-го корпуса и развил наступление в глубокий тыл русских в районе Вилейка – Молодечно – Сморгонь с целью разрушения железных дорог и захвата Молодечно.
Германская кавалерия 14 сентября заняла Вилейку, 19 сентября достигла линии Минск – Смоленск, разрушила путь в районе ст. Смолевичи, уничтожала склады и разгоняла этапные батальоны. В качестве ответной меры главнокомандующий Западным фронтом генерал Эверт перебросил части 2-й армии от Лиды на фронт Ошмяны – Молодечно, это позволило начать вытеснение германской кавалерии из района Молодечно. 21 сентября русские войска заняли Сморгонь, в районе Вилейки захватили германскую конную артиллерия. Ко 2 октября немецкий Свенцянский прорыв был окончательно ликвидирован, русские войска прочно заняли фронт по линии озеро Дрисвяты – озеро Нарочь – Сморгонь – Делятичи на Немане. Наступление немецких войск в сентябре – октябре 1915 г. было остановлено, но Литва была потеряна. Обе стороны перешли к позиционной войне на всем фронте от Балтийского моря до румынской границы.
Вскоре после войны драматизм этой операции раскрыл в воспоминаниях «250 дней в царской Ставке» М.К. Лемке, известный журналист, в 1915–1916 гг. служивший военным цензором в Ставке Верховного главнокомандующего. Он показал разительный контраст между официальными сообщениями штаба Верховного главнокомандующего и реальным положением на фронте. Сообщения успокоительно информировали: