Во время боев за Карпаты армии Юго-западного фронта понесли большие потери. Высокий расход боеприпасов совпал с кризисом военного снабжения. Более того, в середине апреля противник сосредоточил крупную группировку и прорвал русский фронт в районе м. Горлица. Так начались кровавые бои, закончившиеся Великим отступлением русских армий. Деникин вспоминал: «Сражение под Перемышлем в середине мая. Одиннадцать дней жесточайшего боя Железной дивизии… Одиннадцать дней страшного гула немецкой тяжелой артиллерии, буквально срывавшей целые ряды окопов вместе с защитниками их… И молчание моих батарей… Мы не могли отвечать, нечем было. Даже патронов на ружья было выдано самое ограниченное количество. Полки, измотанные до последней степени, отбивали одну атаку за другой… штыками или, в крайнем случае, стрельбой в упор. Я видел, как редели ряды моих стрелков, и испытывал отчаяние и сознание нелепой беспомощности».
Все лето войска Юго-западного фронта с боями, иногда переходя в контратаки, отходили, сумев избежать полного разгрома. В середине августа 1-я австро-венгерская армия повела наступление в обход фланга 8-й армии. Положение спасли новый 39-й корпус (он состоял из запасных частей, а потому его боевая сила была минимальной) и 4-я стрелковая дивизия.
Деникин трижды переходил в атаку, тем самым задержав обходное крыло противника. В первой половине сентября ввиду общего положения 8-я армия отошла.
Белое движение. 1917 г.
Однако вскоре Брусилову удалось одержать частную победу, и, развивая успех, он направил 4-ю стрелковую дивизию на Луцк. Фронтальная атака не удалась. Тогда в обход был направлен 30-й корпус генерала Зайончковского, но и он был остановлен войсками противников. Ситуация на фронте Деникина ухудшалась. «Наше положение пиковое. Ничего нам не остается, как атаковать», — заявил он. 10 (23) сентября в ходе дерзкой атаки Луцк был взят, а Деникин в рядах первой линии въехал в город. В плен были взяты 128 офицеров и 6000 нижних чинов, трофеями стали 3 орудия и 30 пулеметов. Вскоре подошли и части Зайончковского, он послал донесение в штаб армии о том, что вошел в город, на ней Брусилов сделал шуточную пометку: «…и взял там в плен генерала Деникина». За подвиг со взятием Луцка (который, правда, потом пришлось оставить) Антон Иванович был произведен в генерал-лейтенанты, а в дальнейшем был награжден Георгиевским оружием, украшенным бриллиантами. Фактически за два года войны Деникин получил четыре высочайшие «георгиевские» награды — максимум, на который мог рассчитывать начальник дивизии в то время.
В начале октября 4-я стрелковая дивизия участвовала во взятии Чарторыйска, когда был разгромлен 1-й гренадерский кронпринца полк. Были пленены 138 офицеров, 6100 нижних чинов, а также взято 9 орудий и 40 пулеметов.
Последние славной страницей в истории «железных стрелков» стал Брусиловский прорыв, который начался в конце мая 1916 г. Тогда дивизия Деникина находилась в составе 8-й армии, которой командовал генерал Каледин. Артиллерийская подготовка началась в четыре утра 22 мая и велась весь день. К утру следующего дня были созданы проходы для непосредственной атаки. Тогда Деникин отдал приказ № 13: «Сегодня в 9 часов приказываю дивизии атаковать и да поможет нам Бог!»
Атака началась успешно: всего за полчаса дивизия овладела всеми тремя линиями обороны противника (единственным исключением стал левый фланг, где бой за 1-ю линию затянулся). К вечеру поставленная задача была выполнена. Тогда же последовала благодарственная телеграмма от командующего армией: «Благодарю Вас от всего сердца, равно как и всех героев-стрелков за их сегодняшние славный героизм и безупречную доблесть».
24 мая 4-я стрелковая дивизия бросилась в преследование. Деникин следовал за своими частями, которые безостановочно продвигались вперед. Видя успех наступления, он, не удержавшись, заявил, обращаясь к находящемуся в резерве 16-му стрелковому полку: «На завтра дарю вам Луцк». К вечеру следующего дня после упорного боя стрелки действительно ворвались в город, захватив 4500 пленных. При этом наступление шло настолько стремительно, что на время была потеряна связь со штабом корпуса. Всего за эти дни было взято 243 офицера, 9626 нижних чинов, более 500 раненых, 27 орудий, 37 пулеметов, минометов и бомбометов, масса оружия и снарядов. Потери же составили: среди офицеров — 16 убиты, 25 ранены и 2 контужены, среди нижних чинов — 694 убиты, 2867 ранены.
В течение нескольких следующих дней дивизия оставалась на занимаемых позициях, преимущественно ведя разведку и оказывая поддержку соседней 2-й стрелковой дивизии. 4 июня пришел приказ оборонять захваченные рубежи. К тому времени на помощь австрийцам уже подоспели германцы, а значит, Деникину приходилось отражать атаки более искусного врага. Противник наседал. Уже к полудню некоторые полки отбивали 8-ю атаку, однако дивизия держалась, хотя и потеряла 13 офицеров и 890 стрелков.
Дальнейшие дни прошли в тяжелых боях, а 8 июня дивизия была отведена на подготовленные позиции. С 5 по 10 июня она потеряла убитыми 9 офицеров и 781 нижнего чина, ранеными — 33 офицера и 3202 нижних чина, контужены были 5 офицеров и 25 нижних чинов, остались на поле сражения 18 офицеров и 1041 нижний чин. В плен взяты 8 офицеров, 611 солдат противника, захвачено 3 пулемета. Дивизия Деникина вела оборонительные бои, переходила сама в частные контратаки. Несмотря на серьезные усилия, австрийцам так и не удалось прорвать оборону (прорывы на отдельных участках, как правило, быстро ликвидировали). Только 18 июня через штаб дивизии прошло 13 пленных вражеских офицеров, 613 нижних чина. В приказе командующего армией 2-я и 4-я стрелковые дивизии назывались ядром, гордостью и славой 8-й армии.
21-22 июня дивизия вела демонстративные бои. Потери составили 420 стрелков и 351 нижний чин в 199-м полку. Как указывалось в журнале боевых действий дивизии: «Демонстрация обошлась слишком дорого, хотя, по-видимому, достигла цели. Причина: одна рота пошла вперед и ворвалась в неприятельские передовые окопы; соседние же не захотели отставать. Неудержимое стремление вперед создавало иллюзию малого сопротивления со стороны противника, однако большое количество потерь не подтверждает этого».
Белое движение. Л. Корнилов и Н. Деникин в центре. 1917 г.
В июле войска Деникина трижды переходили в наступление, сумели несколько продвинуться вперед, однако сломать линию обороны так и не удалось. 18 августа опять повторились попытки атаковать противника, были даже применены химические снаряды, однако значительных успехов добиться не удалось ни Деникину, ни другим командирам. После первоначальных успехов в конце мая-июне наступательный порыв затих, а Брусиловский прорыв так и не добился стратегической цели: вывода из войны Австро-Венгрии.
8 сентября Деникин все же ушел на повышение: его назначили командиром 8-го армейского корпуса, во главе которого сначала принял участие в неудачных боях у Ковеля, а затем был переброшен на румынский фронт в целях спасения терпящего поражение союзника.
К тому времени Деникин приобрел достаточно широкую известность как один из наиболее успешных начдивов. Конечно, он был блестящим тактиком, он умел держать управление своими частями, невзирая на тяжесть боя, понимал психологию солдат и обладал «суворовским» глазомером. Главное же, Деникин не боялся наступления, выгодно отличаясь от многих других командиров. Конечно, во время порывов он порою впадал в эйфорию, что приводило к недооценке сил противника и высоким потерям. Успехи «железных стрелков» порою вызывали зависть у соседних частей и нарекания, что их собственные заслуги оказывались недооцененными. Так, при переводе Деникина на новую должность генерал В. И. Соколов оставил следующие строчки в своих заметках: «Деникина VIII корпус знал давно как начальника 3-й стрелковой, так называемой железной, сначала бригады, а потом дивизии — по боевым встречам и совместным делам в 1915 и 1916 годах. Мы знали, что это человек необъятного честолюбия, к удовлетворению которого он шел всеми способами, до самой дешевой рекламы включительно, но при этом он был человек, безусловно, храбрый, не только с военным, но и с гражданским мужеством». Примерно схожую оценку давал и А. А. Брусилов: «Деникин, который играл такую большую роль впоследствии, был хороший боевой генерал, очень сообразительный и решительный, но всегда старался заставить своих соседей порядочно поработать в свою пользу, дабы облегчить данную им для своей дивизии задачу; соседи же его часто жаловались, что он хочет приписывать их боевые отличия себе. Я считал естественным, что он старается уменьшить число жертв вверенных ему частей, но, конечно, все это должно делаться с известным тактом и в известных размерах».