Оценить потери , понесенные во время наступления Юго-Западного фронта, непросто потому, что сложно определить, когда оно закончилось. На некоторых участках-например, на Ковельском направлении-бои продолжались до ноября 1916 года. Однако, если взять июнь и июль, то только в этот период австро-венгерская армия потеряла, вероятно, более 400 ООО человек. Потери русских составили в течение того же времени около 250 ООО человек. Если взять более длительный период, то некоторые исследователи определяют урон немцев и австрийцев в более чем миллион человек, а русских-в 500 000. Очень высокий процент в потерях австро-венгерской армии составляли пленные. Считается, что во время первой фазы наступления в июне 1916 года они достигли более 90 процентов общих потерь, понесенных 4-й австрийской армией (75 000 из 82 000). Австро-венгерские войска утратили волю к сопротивлению.
Как и другие операции, сопровождавшиеся столь высокими потерями, Брусиловский прорыв имел важные последствия. Во-первых, вооруженные силы Австро-Венгерской империи так никогда не восстановились от этого поражения и уже не были в состоянии самостоятельно проводить крупномасштабные операции. После августа австро-венгры уже не могли эффективно вести военные действия, если их не поддерживали немецкие войска. Начальник австро-венгерского Генштаба генерал Конрад так прокомментировал ситуацию: «Если победит Антанта-мы проиграли. Если победит Германия-мы проиграли».
Однако это наступление имело также серьезные последствия и для русской армии. Ее потери были настолько велики, что императорская армия так уже никогда не сумела восстановить свои силы до прежнего уровня. Хотя не раз казалось, что Брусилов вот-вот добьется решающего прорыва, и эти огромные жертвы наконец-то окупятся великой победой. Однако стратегического успеха русской армии достичь так и не удалось, и поэтому наступил период разочарования. Еще больше ситуацию усугубил бесплодные попытки в сентябре и октябре взят Ковель. Даже сам император выступил против столь растительного расходования человеческих жизней. Сентябре он написал начальнику штаба Ставки генералу Алексееву записку, попросив его «остановить наши безнадежные атаки, чтобы позже вывести Гвардию и другие войска с линии фронта». Недовольство в рядах армии постоянно росло, достигнув своей кульминации в 1917 году во время революции, захлестнувшей страну: «Мы готовы отдать наши жизни за Россию, за Родину, но не за прихоти генералов», заявил осенью один младший офицер Гвардии.
Поражение Румынии еще больше ослабило стратегические позиции России, сведя на нет преимущества, достигнутые наступлением Брусилова. Вместо того чтобы, как ожидалось, вывести одного из главных противников из войны летом 1916 года, Россия в начале 1917 года стала жертвой своих собственных внутренних и внешних проблем. Почему же наступление Брусилова провалилось, хотя на многих участках он был в шаге от полной победы? Возможно, в этом виноваты старшие командующие русской армии, которые оказались не в состоянии поддержать друг друга в решающий момент, и были неспособны оценить первостепенную важность временного фактора, а не занятых территорий. После
прорыва линии обороны они больше всего заботились об угрозе своим флангам. Но, возможно, основная причина лежит в стратегическом парадоксе Первой мировой войны, который состоял в том, что даже в случае прорыва линии фронта обороняющимся было значительно проще перебросить на проблемный участок подкрепления по железным дорогам, чем атакующим войскам восполнить огромные потери в личном составе и боеприпасах, и такими оказывались неизбежные последствия любого прорыва. Значение кавалерии, которая до 1850 года являлась главной ударной силой стратегических прорывов, теперь существенно снизилось, прежде всего в результате появления пулеметов и казнозарядных винтовок. Достижение же стратегического преимущества теперь обеспечивалось использованием боевых машин, защищенных стальными пластинами, которые в начале июля были применены на фронте 11-й армии.