В результате Горлицкого прорыва германских войск к середине лета 1915 года русские армии оставили Галицию. Упорным сопротивлением 8‐й и других армий Юго-Западного фронта положение было выровнено. Потянулась длинная череда позиционных боёв, не приносившая ни одной из сторон ощутимых успехов и получившая название «позиционного тупика».
В марте 1916 года бездеятельного и осторожного командующего фронтом генерала Н. И. Иванова сменил пользовавшийся авторитетом Брусилов, прославившись своим знаменитым наступлением летом 1916 года (Брусиловский прорыв). Перед началом наступления Брусилову чинили неоднократные препятствия со стороны Ставки. Сам Брусилов характеризовал политику верховного командования следующим образом: «Шаг вперёд, шаг назад». План его наступления, который был стратегическим новшеством для того времени, заключался в том, чтобы произвести по одному прорыву на фронте в четырёх частях своей армии. До этого, как говорится, «били клином» – вели наступление всеми силами по одной линии. Такого варианта операции придерживался главнокомандующий Алексеев и сам Николай II.
Слабая поддержка других фронтов и недостаток резервов вынудили Брусилова прекратить наступление и перейти к оборонительным действиям. Но Брусиловский прорыв стал, по сути, переломным моментом в Первой мировой войне, чаша весов склонилась в пользу Антанты. За разгром австро-венгерской армии и взятие сильно укреплённых позиций на Волыни, в Галиции и на Буковине Алексей Алексеевич был награждён Георгиевским оружием, украшенным бриллиантами.
Во время событий Февральской революции он принял заметное участие в давлении на императора Николая II с целью подписать отречение. После увольнения генерала Алексеева 21 мая 1917 года был назначен Верховным главнокомандующим. Однако Брусилов оказался в сложнейшем положении: с одной стороны, полководец по-прежнему стоял за продолжение войны до победного конца, с другой – поддерживал проведение в армии демократизации, которая в условиях нараставшей революционной пропаганды вела к падению дисциплины и боеспособности войск. Именно поэтому 19 июля он был заменён на этом посту более «твёрдым» Корниловым и отозван в Петроград в качестве военного советника правительства.
Пережив Февральскую революцию и июньское наступление 1917 года, окончившееся для России трагедией, Брусилов со стоическим равнодушием перенёс Октябрьскую революцию. Он не поддерживал политику большевиков, ратуя за монархию под руководством, как сам он часто говорил, «нового Наполеона». Но Брусилов напрочь отказался возглавить московское антибольшевистское выступление юнкеров, произошедшее в конце октября – начале ноября 1917 года. По словам участников восстания, отказ Брусилова явился для них «страшным ударом».
Тем не менее личная трагедия заставила его изменить свои приоритеты и встать на сторону Красной армии. Тяжёлый период Гражданской войны затронул каждую русскую семью. В семье Брусиловых своё несчастье – не выдержав тягот Октябрьской революции и последующей проблемы безработицы для бывшего гвардейского офицера, сын четы Алексей убегает из дома. Долгое время до отца доходили лишь противоречивые слухи о его судьбе. Но однажды, уже в конце декабря 1919 года, на страницах газеты «Боевая правда» он прочёл короткую заметку: «Белые расстреляли б. корнета Брусилова». С ужасом читал отец: «В Киеве по приговору военно-полевого суда белыми расстрелян б. корнет Брусилов, сын известного царского генерала. Он командовал красной кавалерией и попал в плен к белым в боях под Орлом». Вот и вся заметка. Деяние это приписывали Деникину, с которым у Брусилова отношения не сложились ещё во времена Временного правительства.
