Az oroszok - tanulva az első ostrom vérveszteségéből - kiéheztetéssel próbálták az erőd védőinek kitartását megtörni. Az ostromgyűrűben ragadt mintegy 120 000 osztrák–magyar katona embertelen körülmények között, éhezve, fázva november elejétől március 22-ig védekezett, de miután világossá vált, hogy az Osztrák-Magyar hadsereg nem lesz képes felmenteni az erődrendszert, a parancsnok a biztos éhhalál helyett a kapituláció mellett döntött.
Az ostromban mintegy 115 ezer orosz és 16 ezer osztrák-magyar katona halt meg, illetve 110 ezer került fogságba.
Az osztrák–magyar hadifoglyokat nemzetiségek szerint választották szét és Oroszország ázsiai részébe, Türkmenisztán, Szamarkand és Taskent közelébe szállították. Viszont az orosz hadifogság egyet jelentett a halállal, ezért számos fogoly próbált szökni, de nagy részük életük végéig hadifogságban maradt.
Az erőd elestének egyik közvetett hatása volt, hogy Olaszország és Románia az antant oldalán lépett be a háborúba.
Nem sokkal később, május 2-án Gorlicénél sikerült áttörni az orosz frontot, majd június elején visszafoglalni az immáron szinte lerombolt erődöt.
