Chiến dịch tấn công Brusilov đã làm thay đổi cục diện chiến tranh rất nhiều. Mở đầu với một thắng lợi bất ngờ có ý nghĩa to lớn,[29] trận Brusilov là trận tấn công hay nhất,[24] mà cũng là chiến thắng vĩ đại nhất của lực lượng Quân đội Nga trong cuộc Chiến tranh thế giới lần thứ nhất, như các nhà sử học phương Tây nhận định.[20] Thậm chí Chiến dịch này có khi còn được xem là chiến thắng to tát nhất của phe Hiệp Ước trong cuộc Đại chiến thế giới lần thứ nhất.[21] Ít ra thì cũng có sách đánh giá chiến thắng vẻ vang này như trận thắng vĩ đại nhất của khối Hiệp Ước trong năm 1916.[1] Số quân chủ lực Áo-Hung chết trong đợt tấn công này của người Nga đã làm cho đế quốc Áo-Hung hoàn toàn suy kiệt trong cuộc chiến tranh này và không còn có khả năng quân sự để mà tham chiến nữa. Với vô vàn lãnh thổ chiếm lĩnh được,[1] quân Nga đã đoạt lại được tất cả những đất đai bị mất hồi năm 1915 và thậm chí còn đe dọa đến xứ Hungary, chỉ nhờ các chỉ huy quân sự Đức nhanh tay hành động mà Mặt trận mới được giữ vững và nền quân chủ Habsburg không bị sụp đổ hoàn toàn.[26] Không những thế, nếu Tướng Evert hợp tác chặt chẽ hơn với Brusilov, thì hẳn là nước Áo đã bị loại khỏi vòng chiến.[11]

Từ lúc ấy, Áo-Hung càng lệ thuộc hơn vào Đức, thậm chí có khi họ còn phải tìm kiếm một nền hòa bình riêng rẽ cho mình.[20] Bộ Tư lệnh của Đế quốc Áo-Hung coi như bây giờ toàn có dựa dẫm vào Bộ Chỉ huy của Đế chế Đức mà thôi.[11] Trong công cuộc chiến đấu chống quân Nga vào tháng 8 năm 1916, Binh đoàn Carpathian của Đức trở nên quang vinh nhờ khả năng phòng vệ của họ ở đồng bằng Tartar và quận Ludova.[1] Thất bại này của quân đội Áo-Hung cùng tổn thất nặng nề của quân đội Đức ở chiến trường phía tây trong các trận Verdun và Somme đã làm cho phe Liên minh Trung tâm trở nên nhẹ nhõm,[24] từ thế tấn công phải chuyển sang phòng ngự ở cả hai mặt trận Đông và Tây. Chỉ trong 10 tuần, Brusilov đã bắt giữ 8.255 sĩ quan và 370.153 người.[30] Ông trở thành vị anh hùng của phe Hiệp ước trên Mặt trận phía Đông.[13]

Chiến dịch tấn công Brusilov được coi là một trong những chiến dịch quan trọng nhất trong chiến tranh[20]. Đối với phe Hiệp ước thì chiến dịch này đã khiến thế chủ động trên chiến trường chuyển về phía họ. Ngày 1 tháng 7 năm 1916, liên quân Anh-Pháp phát động Chiến dịch tấn công Somme bùng nổ với sự phản công lớn của liên quân Anh-Pháp cộng với thắng lợi của cuộc tấn công này mà quân Đức phải điều quân từ Verdun về, giúp cho quân Pháp phản công đánh lui quân Đức về vị trí cũ trước Chiến dịch Verdun. Mọi người đương thời[cần dẫn nguồn], và chính Brusilov cũng thừa nhận rằng thắng lợi của chiến dịch cùng tên ông đã giải nguy cho Verdun nói riêng và liên quân Anh - Pháp trên Mặt trận phía Tây nói chung[cần dẫn nguồn]. Không những thế, quân Ý cũng được cứu vãn.[26] Quân Áo-Hung đã thua lớn hơn hẳn mọi hy vọng của người Ý, và quân Ý đã được giải cứu ngay thời khắc cuối cùng còn có thể: vào ngày 3 tháng 6 năm 1916, quân Áo đập tan lính phóng lựu Ý ở cực Nam cao nguyên Asiago, và đây là thắng lợi lớn cuối cùng của họ tại Asiago. Sau thảm họa Brusilov, Tham mưu trưởng Conrad phải dời hai Sư đoàn từ Mặt trận Ý về tăng viện cho Mặt trận phía Đông.[15] Tình hình quân Ý trở nên ổn định.[24] Ngoài ra, đại thắng của Chiến dịch tấn công Brusilov còn có một ý nghĩa to lớn: Vương quốc România được thuyết phục rõ ràng và gia nhập phe Hiệp ước, tuyên chiến với Áo vào ngày 27 tháng 8 năm 1916. Điều này càng tạo thêm nguy cơ bị loại khỏi vòng chiến cho Đế quốc Áo-Hung.[11][31]

Đồng thời, thắng lợi của Chiến dịch Brusilov cũng khiến Đức hoàng Wilhelm II mất lòng tin vào Tổng Tham mưu trưởng Falkenhayn, góp phần khiến ông huyền chức Von Falkenhayn và cử Thống chế Hindenburg lên thay.[7] Tuy nhiên, cuộc chiến dịch này mang chút tính chất của một chiến thắng kiểu Pyrros:[32][33] nó đã khiến thiệt hại gần 500.000 lính Nga, gây cho sĩ khí quân đội Nga giảm sút trầm trọng,[16] một lượng lớn binh lính Nga ngày càng bất mãn với cuộc chiến và đó là một trong những nguyên nhân trực tiếp dẫn đến cuộc Cách mạng Nga năm 1917. Có tài liệu cho hay, tổn thất của quân Nga trong chiến dịch Brusilov chiếm một nửa của quân Nga trong cả cuộc chiến. Thành thử, trận đánh này còn được coi là sự hy sinh lớn nhất của Nga cho thắng lợi của phe Hiệp Ước trong chiến tranh.[29] Do suy kiệt[16] quân Nga không thể mở một chiến dịch tấn công nữa cho đến khi Nga hoàng bị lật đổ, và họ cũng không thể củng cố thắng lợi của họ.[24] Thêm nữa, quân Romania không lâu sau đó đã bị liên quân Đức - Bulgaria - Áo-Hung đánh tan tác.[16] Do đó, tuy là một thắng lợi đỉnh cao của Đế quốc Nga, chiến dịch Brusilov cũng góp phần dẫn đến cho sự sụp đổ của họ. Điều này cũng đồng nghĩa với sự tiêu tan của quân đội Nga hoàng.[20] Đó là "một trong những khủng hoảng lớn nhất trên Mặt trận phía Đông" - Brusilov viết vậy.[20] Với ý nghĩa to lớn về cả chính trị và quân sự, chiến dịch là một bước ngoặt ở Mặt trận phía Đông nói riêng và trong lịch sử Đông Âu nói chung[18], dẫn tới sự sụp đổ của hai đế quốc Áo-Hung và Nga[26] - sự chấm dứt của hai triều đại phong kiến hùng mạnh trong lịch sử châu Âu.[24]

Tuy không phải là một thắng lợi quyết định,[22] Chiến dịch Brusilov được nhìn nhận là thắng lợi lớn cuối cùng trong suốt lịch sử Đế quốc Nga.[12] Ngoài ra, qua chiến dịch, Brusilov đã sử dụng một chiến thuật mới trong việc đột phá các tuyến phòng ngự đối phương. Ông sử dụng những nhóm lực lượng đặc biệt có nhiệm vụ tấn công và khai thác những điểm yếu nơi phòng tuyến quân Áo-Hung, từ đó tạo ra những lỗ hổng nơi phòng tuyến này và những người lính Nga còn lại cứ thế tràn lên chiếm lĩnh phòng tuyến. Chiến thuật này vốn đã được Willy Rohr, một sĩ quan quân đội Đức áp dụng đầu tiên khi đối mặt với chiến tranh chiến hào trong trận Hartmannswillerkopf năm 1915. Willy Rohr được coi là cha đẻ của chiến thuật xâm nhập [34] và có thể được xem là một bước đột phá lớn so với chiến thuật biển người mà hầu hết các nước đều đang sử dụng trong Chiến tranh thế giới thứ nhất. Quân đội Pháp cũng phát triển các chiến thuật tương tự tháng 4 năm 1915, được gọi là học thuyết la percée của Pháp. Cuối cùng, giống như chiến thuật la percée táo bạo của Pháp tại trận Artois thứ hai năm 1915, những chiến thuật này quá tốn kém để duy trì. Quân đội Đế quốc Nga không bao giờ hoàn toàn bình phục, và những tổn thất hoành tráng của rất nhiều binh lính Nga đã góp phần cho cuộc Cách mạng Nga năm 1917, dẫn đến sự tan rã quân đội Đế quốc Nga.[35]

Sự cầu tiến của Brusilov đã mang lại đại thắng cho ông.[19] Tuy nhiên, người Nga đã không nhận ra được tính hiệu quả của chiến thuật này. Ngược lại người Đức đã sử dụng chiến thuật xâm nhập trong trận Verdun[36] và sau đó đã sử dụng các lực lượng xung kích "Sturmtruppen" ("storm troopers") và đã giành được những thành công vang dội trong trận Caporetto năm 1917 (Mặt trận Ý) và Tổng tấn công Mùa xuân 1918 trên Mặt trận phía Tây. Chiến thuật đột phá tiếp tục đóng một vai trò chính trong chiến thuật Blitzkrieg (chiến tranh chớp nhoáng) của người Đức đầu Chiến tranh thế giới thứ hai và cuộc tổng tấn công của quân Đồng Minh đánh bại Đức Quốc xã giai đoạn cuối. Chiến thuật này thậm chí còn được thấy sau này ở Chiến tranh Triều Tiên và Chiến tranh Đông Dương.