11-я армия под командованием генерала Андрея Селиванова окапывалась на подступах к крепости, на сей раз рассчитывая взять ее измором. Была увеличена артиллерийская мощь осаждавших, увеличилось количество орудий крупного калибра. Прибытие под Перемышль русской тяжелой артиллерии решило судьбу защитников крепости. Регулярный обстрел города, крепости и мостов серьезно подорвал боевой дух австрийских солдат, все меньше веривших в благоприятный исход обороны. К тому же все попытки деблокировать гарнизон, предпринимавшиеся австрийцами, имели, как правило, шаблонный характер. Планы командования крепости легко просчитывались русскими, и вылазки австро-венгров не давали ожидаемого эффекта.

В этих условиях командующий гарнизоном генерал Кусманек принял отчаянное решение о прорыве. Удар австрийцев был направлен в этот раз на восток, в направлении Мостиска и Грудек-Ягеллонский, где командование крепости надеялось захватить русские военные склады, после чего соединиться с австрийскими армиями в Карпатах. Начало операции было назначено на ночь с 18 на 19 марта 1915 г. Передовую линию русских укреплений солдатам венгерской пехоты (гонведа) удалось захватить с ходу. Однако на главных позициях осажденных постигла неудача. Из 8500 солдат и офицеров 23-й венгерской дивизии, принимавших участие в прорыве, обратно в крепость вернулись лишь 2662. Учитывая безнадежность дальнейшего сопротивления, 21 марта 1915 г. генерал Кусманек отдал приказ о капитуляции Перемышля. Перед сдачей крепости русским войскам гарнизону предписывалось уничтожить все военное имущество.

В ночь с 21 на 22 марта австрийская артиллерия, получившая приказ расстрелять все имеющиеся запасы снарядов, открыла ураганный огонь из всех орудий. К утру гарнизон крепости был отведен с позиций, и группы саперов приступили к подрыву крепостных орудий и фортов. Венгры, принявшие столь активное участие в обороне Перемышльской крепости, решили не отдавать противнику свои полковые знамена и разрубили их саблями на мелкие куски, разделив последние между офицерами. Около 10 утра 9 (22) марта 1915 г. передовые русские отряды вошли на территорию разрушенной крепости. В плен к русским войскам попали 9 генералов, свыше 2500 офицеров и 117 000 солдат австро-венгерской армии.