В ходе операции русскими войсками были заняты Буковина, Волынь и часть Галиции. Огромны были и трофеи, взятые русской армией летом 1916 года. В плен попало 8924 офицера, 408 тысяч солдат, было захвачено 581 орудие, 1795 пулеметов, 448 бомбометов и минометов. Общие потери противника составили около 800 тысяч человек, в том числе 200 тысяч убитыми и ранеными. Стратегическим последствием Брусиловского прорыва было вступление в Первую мировую войну Румынии на стороне Антанты. Брусиловский прорыв значительно облегчил положение западных союзников Российской империи — с итальянского и французского фронтов на Юго-Западный были переброшены 34 дивизии.

Однако говорить о Брусиловском прорыве как об операции, изменившей весь ход войны, все же неправомерно. Как бы ни был силен урон, нанесенный австро-венгерской армии, она сумела восстановить положение и к концу 1916 года разгромить Румынию. Урон, который понесли в ходе боев 1916-го русские войска, тоже был огромным: 116 тысяч убитых, 673 тысячи раненых и больных, 96 тысяч пропавших без вести.

Что касается полководческого таланта главкома Юго-Западного фронта, то бои второй половины лета 1916 года свидетельствуют о том, что А.А. Брусилов фактически перестал адекватно оценивать обстановку на своем фронте. Такое утверждение может показаться излишне жестким, но как еще объяснить две попытки Брусилова овладеть неприступным Ковельским районом уже после того, как Ставка Верховного главнокомандующего указала главкому на другое, более выгодное направление?.. Ковель уже превратился для Брусилова в самоцель, и ничем иным, кроме как упрямством главкома фронта и его желанием «утереть нос Ставке», точнее, императору и М.В. Алексееву, продолжение Ковельского сражения не объяснить. Об этом периоде в полководческой биографии Брусилова обычно стараются не упоминать, не случайно во многих книгах о нем рассказ о действиях Юго-Западного фронта заканчивается июлем 1916-го. А ведь кровавая Ковельская бойня продолжалась еще два месяца — весь август и весь сентябрь!..

Военный историк А.А. Керсновский так оценивал значение Брусиловского прорыва: «Стратегического решения это политически выгодное и тактически удавшееся наступление не принесло. Сперва его не требовали, а затем его не сумели добиться. Для России и русской армии вся эта грандиозная наступательная операция в конечном счете оказалась вредной.

Победы мая—июня были утоплены в крови июля—октября. Было перебито 750 000 офицеров и солдат — и как раз самых лучших. Превосходный состав юго-западных армий был выбит целиком… Заменить их было некем…

Была упущена последняя возможность окончить войну выводом из строя Австро-Венгрии, предупредив этим близившиеся великие внутренние потрясения. Враг содрогнулся от страшного удара. Ему дали время оправиться, а затем стали наносить удары в самые крепкие его места, вместо того чтобы бить в самые слабые. И лавры Луцка сменились терновым венцом Ковеля…»

В то же время А.А. Керсновский в своем труде отводит все упреки, адресуемые А.А. Брусилову: «Брусилова обвиняют в том, что, произведя прорыв, он не сумел его использовать. Обвинение это ни на чем не основано. Использовать прорыв было делом не главнокомандующего Юго-Западным фронтом (которому было указано только демонстрировать), а Ставки. Ставка же оказалась совершенно неспособной принять полководческое решение и упустила все предоставлявшиеся возможности». Об этом же с горечью писал и сам Брусилов: «Если бы у нас был настоящий верховный вождь и все главнокомандующие действовали по его указу, то мои армии, не встречая достаточно сильного противодействия, настолько выдвинулись бы вперед и стратегическое положение врага было бы столь тяжелое, что даже без боя ему пришлось бы отходить к своим границам, и ход войны принял бы совершенно другой оборот, а ее конец значительно бы ускорился».