Поражение 17-го корпуса и отход 25-го корпуса поставили в тяжелое положение 5-ю армию. Ее центр обнажился, создалась угроза его окружения. Командующий армией генерал П. А. Плеве неоднократно обращался за содействием к командующим 4-й и 3-й армиями. Однако генерал А. Е. Эверт (был назначен вместо генерала барона А. Е. Зальца) отказывал в помощи, ссылаясь на тяжелое положение своих войск; генерал Н. В. Рузский направлял все свои помыслы и усилия на взятие Львова.
Русское командование возлагало большие надежды на наступательные действия 5-й армии, направлявшей свой удар во фланг 1-й австро-венгерской армии. Начальник штаба Юго-Западного фронта генерал М. В. Алексеев считал, что сложившееся положение в районе Томашова может быть ликвидировано, если 5-я армия силами трех корпусов нанесет поражение австро-венграм. Об этом он сообщал в Ставку Верховного главнокомандующего. Такого же оптимистического взгляда придерживался сам командующий 5-й армией генерал П. А. Плеве, отдавая 16 августа приказ всем корпусам энергично наступать с тем, чтобы 25-му корпусу отобрать у противника Замостье, а южной группе корпусов (19, 5 и 17-му) нанести удар во фланг в направлении Томашова.
В свою очередь и австро-венгры не оставили своего плана окружения и разгрома трех русских корпусов 5-й армии (19, 5 и 17-го). Этому способствовали отражение ими наступления 25-го армейского корпуса, атака с западной и северо-западной сторон 19-го армейского корпуса и глубокий охват его правого фланга, перехват путей отхода 5-й армии в северном направлении.
Командующий 5-й армией генерал П. А. Плеве, понимая сложившуюся обстановку, вечером 17 августа отдал приказ об отходе 5-й армии в северо-восточном направлении на линию Красностав (или Холм) – Владимир-Волынский, на одну линию с 4-й армией, произвести перегруппировку и затем силами двух армий перейти в наступление.
Вечером 19 августа, остановив контратаками наступление противника, 5-я армия под прикрытием 17-го корпуса стала отходить. Этим закончилась Люблин-Холмская операция. Срыв плана противника окружить 5-ю армию был предопределен натиском гренадерского, гвардейского, 3-го Кавказского и 25-го армейского корпусов, полукольцом окруживших армии Данкля.
Люблин-Холмское сражение – одна из ряда одновременных и последовательных операций армейских группировок Галицийской битвы, одной из крупнейших стратегических операций Первой мировой войны. В сражении приняли участие войска 5-й армии, и в частности 19-й армейский корпус, которые в боях под Тарноваткой имели большой успех. В составе 5-го армейского корпуса отличились следующие воинские формирования: 67-й Тарутинский полк взял знамя 11-го венгерского полка и шесть орудий, 68-й Бородинский – два орудия, 27-й пехотный Витебский разгромил 10-ю австро-венгерскую кавалерийскую дивизию и захватил коновязи, 28-й Полоцкий, 39-й Томский и 40-й Колыванский пехотные полки разгромили 15-ю венгерскую пехотную дивизию и взяли 4000 пленных, два знамени и 22 орудия.
Сложившаяся обстановка на фронтах требовала от Верховного командования принятия новых стратегических решений. Особое его беспокойство вызывала возможность наступления 8-й германской армии из Восточной Пруссии на Седлец. Чтобы не допустить этого, было принято решение нанести противнику контрудар из района Люблин – Холм. В соответствии с указанием Ставки штаб Юго-Западного фронта приступил к разработке плана операции. На правом фланге 4-й армии из ее 18-го и 14-го корпусов с приданными последнему частями была создана 9-я армия (командующий генерал П. А. Лечицкий).
Все армии Юго-Западного фронта 22 августа должны были перейти в общее наступление: 5-я армия – на фронт Туробин – Щебрешин – Красноброд, оказывая своим правым крылом помощь развитию удара левого крыла 4-й армии. Однако до начала общего наступления произошли разрозненные, частные атаки: на флангах 4-й армии 20 августа, на стыке 4-й и 5-й армий 22 августа 25-м корпусом из Красностава в тыл отходившим на юг частям 10-го австро-венгерского корпуса, 23 и 24 августа 9-я армия своим левым флангом совместно с правым флангом 4-й армии вели фронтальные атаки укрепленных позиций 1-го и 4-го австрийских корпусов на 45-километровом фронте, 25 августа 4-я армия своим левым флангом продолжала атаки на 12-километровом участке, занятом 5-м австрийским корпусом. Эти разновременные фронтальные атаки не принесли больших результатов. Русские на отдельных участках смогли продвинуться лишь от 1 до 3 км, но не сломили укрепленного фронта противника частными сражениями 9-й и 4-й армий, требовалась мощная поддержка 5-й армии, занявшей к этому времени исходное положение для атаки фронта Туробин – Щебрешин – Красноброд, и преследования на Томашовском направлении австро-венгерских войск эрцгерцога Иосифа Фердинанда (командир XIV армейского корпуса 3-й армии).
Учитывая эти обстоятельства и просьбу командующего 3-й армией генерала Н. В. Рузского о поддержке его войск левофланговыми корпусами 5-й армии, главнокомандующий Юго-Западным фронтом потребовал от генерала П. А. Плеве более энергичных действий. В соответствии с директивой штаба Юго-Западного фронта от 26 августа 1914 г. 5-я армия для содействия наступлению левого фланга 4-й армии направила 25-й и 19-й корпуса к рекам Пор и Вепрж на фронт Туробин – Запоже – Бодачев, а 5-й и 17-й армейские и кавалерийский (командир генерал А. М. Драгомиров) корпуса – на Томашев, во фланг 3-й австро-венгерской армии у Равы-Русской.
Итогом отданных распоряжений явилась назначенная на 27 августа общая атака укрепленных позиций австро-венгерских войск с целью их прорыва и дальнейшего наступления: 9-й армии – на Юзефов, 4-й и 5-й армий – на р. Сан, чтобы отбросить противника к западу, к рекам Висла и Сан.
В результате четырехдневных боевых действий войска 9, 4 и 5-й армий, создав угрозу окружения большей части сил 4, 3 и 2-й австро-венгерских армий, заставили их отступить за р. Сан с большими потерями – около 240 тыс. человек. Командование Юго-Западного фронта поставило задачу войскам форсировать р. Сан и энергично преследовать противника. Однако из-за сильных дождей, подъема уровня воды в реке, смывшей мосты, переправа основных сил замедлилась. Противнику, преследуемому небольшими отрядами русских, удалось оторваться и отойти на линию р. Вислок и далее – на линию рек Дунаец и Бяла. 12 сентября Ставка Верховного главнокомандующего отдала директиву, согласно которой наступление войск Юго-Западного фронта было приостановлено до 20 сентября 1914 г. Австровенгерские войска потерпели поражение. Их потери составили около 400 тыс. человек, в том числе 100 тыс. пленными, и 400 орудий. Потери русских – 230 тыс. человек.
Дальнейшее преследование противника командованием русских войск не производилось, так как в ходе энергичного наступления последние оторвались на большое расстояние от тыловых баз снабжения.
В Восточной Пруссии штаб германского Восточного фронта после разгрома 2-й армии направил свои усилия против 1-й армии генерала П. К. фон Ренненкампфа с целью ее окружения и разгрома. К этому времени корпуса 1-й армии находились севернее Мазурских озер, левый ее фланг со стороны озерных проходов прикрывала 43-я пехотная дивизия 2-го корпуса.
28 августа германцы повели наступление против 1-й армии на всем ее фронте. Ограничившись севернее Мазурских озер артиллерийской подготовкой, они развернули энергичное наступление двумя корпусами (1-м и 17-м) против 40-километрового левого фланга, защищаемого одной 43-й дивизией. Генерал П. К. фон Ренненкампф, предприняв меры по укреплению слабого участка переброской 20-го корпуса и кавалерии, принял решение к отступлению под прикрытием 2-го и 20-го армейских корпусов к Неману.