Nieprzewidziany przemarsz tak licznych wojsk przez miasto wywołał paraliż komunikacyjny. Cofające się tabory z wojskiem, ich ekwipunkiem i rannymi, jechały ulicami po 4 wozy w rzędzie tworząc niesamowity widok. W dniu 17 września gdy ostatnie wozy opuszczały miasto, na wschodnich przedpolach Twierdzy pojawiły się rosyjskie patrole, które pomimo odwrotu wojsk, powitał ogień fortecznych dział.
Teraz Twierdza przejęła na siebie obowiązek powstrzymania rosyjskiego natarcia, a zwłaszcza zabezpieczenia przed atakiem tyłów wycofujących się armii. Dowództwo wojsk rosyjskich po osiągnięciu linii fortów, wysłało do Komendanta Twierdzy gen. Kusmankaparlamentariusza z żądaniem poddania i omówienia warunków kapitulacji Twierdzy. Żądania te zostały oczywiście odrzucone. Rosjanie widząc, że nie uda im się zająć Twierdzy bez walki, przygotowali szturm.
Do działań skierowano 91 800 żołnierzy dowodzonych przez 133 oficerów liniowych. Szturmem na Twierdzę dowodził gen. Szczerbaczow. Rosjanie w dniu 3 października zaatakowali wschodni VI Obwód Obronny Twierdzy Przemyśl, czyli forty: XIV "Hurko", XV "Borek", IV "Optyń", fort I/2 "Byków", fort I/3 "Pleszowice", fort I/4 "Maruszka Las", fort I/5 "Popowice", fort I/6 "Dziewięczyce". Zaatakowali również fort I/1 "Łysiczka", na który udało im się nawet wedrzeć, lecz szybko zostali otoczeni i wzięci do niewoli przez obrońców Twierdzy.
Wobec niepowodzenia szturmu w dniu 8 października Rosjanie przeprowadzili drugi szturm tym razem na forty IV północnego Obwodu Obronnego Twierdzy. Rosjanie zaatakowali forty: Xa "Pruchnicka Droga", XIa "Cegielnia", XI "Duńkowiczki" i XII "Żurawica". Skutki tego ataku były jeszcze gorsze niż poprzedniego, gdyż Rosjanom nie udało się nawet dotrzeć do linii zasieków ponosząc zarazem ogromne straty, o zdobyciu jakiegokolwiek fortu nie wspominając.
Pierwsze oblężenie Twierdzy Przemyśl trwało od 17 września 1914 r. do 10 października 1914 r. (24 dni) i zakończyło się całkowitym niepowodzeniem dla wojsk rosyjskich. Ich straty oceniono na ok. 10 tys. zabitych, rannych i zaginionych, a straty załogi Twierdzy na 3-4 tys. żołnierzy.