Поражение в Галицийской битве поставило Австро-Венгрию на грань военной катастрофы. В этих условиях Германская армия пришла на помощь союзнику, перебросив часть сил на юг, в Силезию, где была сформирована 9-я армия под командованием Августа фон Макензена. Чтобы предотвратить предполагаемое вторжение русских войск в Силезию, германское командование решило нанести удар из районов Кракова и Ченстохова на Ивангород и Варшаву.
За четыре дня до начала германского наступления 5, 4, 9 русские армии от реки Сана были оттянуты на север и развернулись вдоль Вислы, по обе стороны Ивангорода, а 2-я армия, пополненная тремя сибирскими корпусами с реки Нарев, сосредоточилась у Варшавы.
28 сентября германская 9-я армия генерала Макензена начала наступление на Варшаву и Ивангород. 8 октября германские войска вышли к реке Висла и устью реки Сан. Через три дня части Макензена в боях под Гройцами (30 км от Варшавы) начали теснить 2-й Сибирский корпус 2-й армии, который понес большие потери. В этот критический момент на помощь подоспела 1-я Сибирская стрелковая дивизия, которая закрыла немцам путь к Варшаве. К 12 октября германцам удалось занять весь левый берег Вислы до Варшавы. Но их атаки были отражены на линии варшавских фортов. В руках русской армии на левом берегу Вислы остались предмостные укрепления Ивангорода и Варшавы и плацдарм у Козенице, где засели части III Кавказского корпуса 4-й армии, которых немцам, несмотря на все их усилия, не удалось отбросить за реку.

Германцы атакуют
В то время как немцы увязли в ожесточённых боях в предместьях Варшавы, 9 октября, получив подкрепления, генерал Иванов отдал распоряжение о переходе в наступление. 4-я и 5-я русские армии начали форсирование Вислы: 5-я армия южнее Варшавы, а 4-я армия из района Ивангорода на Козеницкий плацдарм, чтоб ударить во фланг и тыл наступавшей германской группировки. Гинденбург, введя в бой гвардейский резервный корпус, пытался в течение целых 10 дней воспрепятствовать форсированию Вислы 4-й армией, но к 20 октября русские переправили целиком 17-й и 3-й Кавказский корпуса, чем заставили Гинденбурга отказаться от дальнейших атак на Козеницкие позиции.

Пытаясь собрать все свои силы под Варшавой, где перешла в наступление 2-я русская армия, Гинденбург передал Ивангородское направление 1-й австро-венгерской армии. Австрийцы попытались ликвидировать Козеницкий плацдарм, но были разгромлены во встречном сражении и начали отходить. С 21 октября в непрерывных боях 4-я русская армия, преследуя отступавших австрийцев, продвигалась от Козенице и Ивангорода в направлении на Радом. 26 октября немцам пришлось поддерживать австрийцев резервами; тем не менее 1-я армия Данкля была разбита наголову и продолжила отход на запад, тем самым, открыв широкую брешь между ней и главной массой австрийцев, куда устремились русские войска (9-я армия), выходя во фланг и тыл 1-й австрийской и 9-й германской армиям. Германцам и австрийцам угрожал полный разгром.
27 октября Гинденбург отдал приказ прекратить сражение и отойти на исходные позиции. Германо-австрийские войска начали поспешный отход.