德军攻入纳尔瓦城后，并未停下脚步，一边清剿城内的残余俄军，一边加固阵地，巩固登陆成果，同时准备向南推进，进一步逼近圣彼得堡。
纳尔瓦城的陷落，如同一个沉重的打击，再次笼罩在圣彼得堡的上空，尼古拉二世得知消息后，悲痛欲绝，却也只能强撑着精神，督促前线部队按照既定方案，发起反击；这是沙俄最后的希望，也是扭转战局的唯一契机。
就在纳尔瓦城陷落的第二天，东线的俄军在中路和南路，同时发起了大规模反攻。
此前，阿列克谢耶维奇已完成兵力调配，集中了中路和南路的可用精锐，又补充了大量的弹药和物资。
而此时的奥匈帝国军队，因德军主力被调往纳尔瓦方向，失去了德军的支援，在前期的进攻中，有德军精锐帮场子，觉得俄军也就那样，现在骄傲轻敌、防御松散，指挥官一心想的是怎么进攻，他们根本没想到俄军还会发起的反攻。
反攻一开始，俄军便凭借优势兵力，对奥匈帝国的防线发起了潮水般的冲击；步兵在重炮、迫击炮的掩护下，突破奥匈帝国的战壕，与敌军展开殊死肉搏；骑兵则迂回包抄，切断敌军的退路，分割包围敌军部队；奥匈帝国军队猝不及防，防线瞬间被撕开多个缺口，士兵们纷纷溃散，伤亡惨重。
经过两天的激战，奥匈帝国军队损失惨重，约5万名士兵阵亡、受伤或被俘，防线彻底崩溃，被迫向后撤退20公里，才勉强稳住阵脚，重新构建防御工事。
俄军乘胜追击，收复了部分失地，不仅打破了奥匈帝国的进攻势头，更极大地提振了俄军的士气；这是俄军在东线陷入被动以来，取得的第一次大规模胜利。
与此同时，高加索战场上，俄国高加索方面军也如期发起了大规模进攻。
奥斯曼土耳其帝国此前凭借德国的势力，索要俄国高加索地区的土地，十分轻敌，认为俄军早已疲惫不堪，无力发起反击，因此贸然冒进，深入山地作战。
俄国高加索方面军抓住奥斯曼帝国军队的轻敌弱点，利用山地地形，设下埋伏，诱敌深入。
当奥斯曼帝国的4个山地师进入俄军的埋伏圈后，俄军立刻发起突袭，凭借对山地地形的熟悉，分割包围敌军，展开精准打击。
奥斯曼帝国军队陷入混乱，进退两难，在俄军的猛烈攻击下，士气彻底崩溃，士兵们纷纷丢弃武器，狼狈逃窜。
最终，奥斯曼帝国的4个山地师彻底溃散，损失约3万名士兵，被迫撤出交战区域，俄军成功守住了高加索地区的阵地，狠狠打击了奥斯曼帝国的嚣张气焰。
俄军在中路、南路以及高加索战场的连续反击，取得了意想不到的胜利，消息传遍整个协约国阵营，让协约国士气大盛。