Но буквально накануне операции Ставка в лице начальника штаба М.В. Алексеева начала буквально бомбардировать штаб Юго-Западного фронта депешами, убеждавшими Брусилова… отказаться от его идеи удара всеми армиями сразу. «Мое глубокое убеждение сводится к повелительной необходимости собрать на одном избранном участке подавляющую живую силу и наши скромные боевые средства, не разбрасывая последние по всему фронту», — утверждал М.В. Алексеев. Такое поведение начальника штаба Верховного не могло не изумить Брусилова: ведь на совещании 1 апреля все обо всем договорились, что значит эта перемена мнения в последнюю минуту?!.. Главком Юго-Западного фронта телеграфировал в Могилёв, что он считает «существенно необходимым нанесение частных, хотя бы слабых ударов на фронтах всех армий… Ходатайствую усердно не отлагать атаки, все готово, каждый потерянный день ведет к усилению противника, нервирует войска». Вечером 21 мая, буквально накануне атаки, Алексеев снова попробовал настоять на том, чтобы Брусилов наступал только на одном участке фронта. На это Алексей Алексеевич отвечал уже с вполне понятной резкостью: «Изменить мой план не считаю возможным, и если мне это категорически приказывают, то прошу меня сменить. Откладывать день наступления также не нахожу возможным». Когда Алексеев попытался сослаться на распоряжение императора, который к тому времени уже лег спать, Брусилов отреагировал: «Сон Верховного Главнокомандующего меня не касается, речь идет о судьбах всей кампании, и думать мне нечего. Прошу дать ответ сейчас».

Наконец начальник штаба Верховного понял, что Брусилова не сломить. Напрямую он приказать ему ничего не мог, поэтому ограничился сухим ответом: «Ну, Бог с вами, делайте как знаете, а я о нашем разговоре доложу государю императору завтра».

22 мая 1916 года по всему Юго-Западному фронту началась артиллерийская подготовка, на разных участках продолжавшаяся от восьми часов до двух суток. Заранее пристрелянная русская артиллерия работала великолепно — в большинстве мест первые линии австрийских укреплений были сметены с лица земли, в колючей проволоке образовались широкие бреши, позволявшие пехоте атаковать почти беспрепятственно.

Первой нанесла удар 11 -я армия В.В. Сахарова. Ее 6-й корпус натолкнулся на сильное сопротивление противника и в боях у Воробьевки 22—26 мая понес большие потери — около 15 тысяч убитыми и ранеными. Зато в 17-м корпусе успех сопутствовал 3-й пехотной дивизии (начальник — генерал-лейтенант А.Г. Шольп), прорвавшей фронт 1-й и 2-й австро-венгерской армий у Сопанова. В боях особенно отличился 10-й пехотный Новоингерманландский полк полковника Николая Ивановича Сапфирского, который 25 мая один выдержал удар пяти вражеских полков (25 ноября 1916 года Н.И. Сапфирский был награжден Георгиевским оружием). В боях у Сопанова русскими войсками было взято в плен 190 офицеров, 7600 солдат, 5 орудий, 58 минометов и бомбометов, 38 пулеметов.

В 9-й армии П.А. Лечицкого удачно наступали 41-й и 11-й армейские корпуса, взявшие у Онуты и Черного Потока 12 800 пленных, 14 орудий и 18 пулеметов, но это был только пролог к блестящим действиям армии 28 мая — так называемому Доброноуцкому сражению. Введя в бой 33-й армейский корпус генерала от инфантерии К.А. Крылова, Лечицкий добился решающего успеха, буквально разорвав противостоявшую ему 7-ю австро-венгерскую армию Пфланцер-Балтина надвое. Воодушевленно наступавшие русские войска проявляли массовый героизм и самоотверженность. Так, раненые офицеры 9-го и 10-го пограничных Заамурских пехотных полков приказывали солдатам нести себя впереди шедших в атаку цепей, офицеры 46-го пехотного Днепровского полка, имея по три-четыре раны, отказывались идти на перевязку и оставались в бою, командир 48-го пехотного Одесского полка полковник Федор Иванович Корольков вел свой полк в атаку верхом на коне под убийственным огнем врага, атаку 11-й пехотной дивизии лично возглавил ее начальник генерал-лейтенант Михаил Львович Бачинский… Всего в Доброноуцком сражении в русский плен были взяты 1 генерал, 754 офицера, около 38 тысяч солдат, трофеями русских стали 49 пушек, 32 миномета и бомбомета, 120 пулеметов.