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  普熱梅希爾(,,)是一座位於桑河畔的城市,也是奧匈帝國在加利西亞的重要據點,城周築有多道防線及要塞。在8月底至9月初的加利西亞戰役中,奧匈帝國先勝後敗,不得不收縮防線,以避免俄軍長驅直入,越過喀爾巴阡山並攻入匈牙利。儘管俄軍在東普魯士遭遇德軍痛擊,但在加利西亞不但擋下了奧匈軍的進攻,甚至攻入奧匈帝國境內150公里,佔領了半個加利西亞。  普熱梅希爾要塞早在1854年便展開修建,進度隨著奧匈帝國與俄羅斯之間的外交關係遞嬗而有所增減,在一次大戰爆發前夕,此處的駐軍只有5個步兵營,加上砲兵及工兵若干。俄軍在9月16日開始向要塞周邊發動攻擊,28日時已將要塞完全包圍,若是這座要塞陷落,俄軍將能突入喀爾巴阡山的隘口,或是向西威脅德國在西里西亞的工業區。  奧匈帝國參謀總長康拉德·馮·赫岑多夫在撤退之際緊急下令加固普熱梅希爾的防禦工事,儘管新接掌奧匈軍第3軍團 (奧匈帝國)的斯維託札·博羅耶維奇步兵上將主張撤退以儲存實力,但康拉德並不同意,仍要求從倫貝格一線撤下來的第3軍團殘部,連同堡壘守備隊、緊急徵集而來的壯丁,共計約12至15萬人繼續加強防禦,由要塞指揮官赫爾曼·庫斯曼內克·馮·布格諾伊斯泰騰中將、匈牙利第23師師長中將主持。他們在俄軍攻擊前迅速開挖了長達50公里的壕溝、鋪設總長1,000公里的鐵絲網,構築了7道強化防線。然而,奧匈帝國的守軍士氣低落,來自不同民族的軍民間互不信任,各種軍令甚至得用15種不同的語言釋出,斯拉夫裔的官兵更有集體投降的潛在危險。  在俄軍方面,執行包圍行動的是俄軍第3軍團 (俄羅斯帝國),原指揮官尼可萊·弗拉基米羅維奇·魯茨基步兵上將已升任西北方面軍 (俄羅斯帝國)總指揮,遺缺由原第8軍軍長拉德科·德米特里耶夫中將接任,此人曾擔任保加利亞陸軍副總司令,戰前駐節於俄國,戰爭爆發後隨即加入俄軍。此外,實際負責前線作戰的指揮官則是相當資深的安德烈·尼可萊耶維奇·塞利凡諾夫步兵上將。

  

  第一波攻堅戰在9月24日展開,德米特里耶夫不待增援的重型火砲與砲彈補給抵達,便下令發動攻擊,以避免博羅耶維奇持續增援。在為期3天的攻勢中,俄軍付出了傷亡40,000人的代價,但要塞仍屹立不搖。此時,北方的德軍在保羅·馮·興登堡指揮下,由西里西亞向維斯瓦河一線維斯瓦河戰役,意在奪取華沙,並減輕加利西亞奧匈軍的壓力;而博羅耶維奇的第3軍團主力也結束休整,即將前來救援普熱梅希爾的要塞守軍。10月11日,德米特里耶夫下令解除包圍,全體退回桑河東岸,以免遭到博羅耶維奇與要塞守軍的夾擊,圍城戰第一階段以俄軍無功而返告終。普熱梅希爾城內在圍城時已出現糧食短缺的危機,因此在暫時解圍後,奧匈軍便遷走了所有的居民,以緩解日益惡化的糧食問題。

  1914年10月底,德軍在維斯瓦河的攻勢失利,被迫退回西里西亞;博羅耶維奇的奧匈第3軍團也放棄了向桑河以東反攻的計劃。俄軍的第二波圍城戰於11月9日開始,由新編成的第11軍團 (俄羅斯帝國)擔任主攻,下轄有3個軍及獨立部隊。第11軍團的指揮官塞利凡諾夫一改德米特里耶夫的積極作風,轉而採取傳統的圍困手段,並以持續的砲擊削弱守軍的抵抗意志。雙方在1914年的冬季仍持續交火,但絕大多數的減員則來自凍傷與疾病;康拉德與博羅耶維奇曾多次試圖解救守軍,但皆功敗垂成。1915年2月,博羅耶維奇的救援行動再次以失敗收場,康拉德只得告知庫斯曼內克,增援部隊已經盡了全力,他們將不再繼續嘗試救援。  1915年3月13日,獲得新一波砲兵支援的俄軍再度發動強攻,成功突破了城市北面的防禦,庫斯曼內克緊急構築了一道臨時防線以阻滯俄軍推進,同時開始銷燬城內僅存的資源,以免遭到俄軍擄獲。19日,庫斯曼內克的突圍嘗試失敗;在別無選擇下,堡壘守軍於3月22日宣佈投降,包括庫斯曼內克、陶馬希等9名將官、93位高階參謀、2,500位軍官及殘餘的117,000名官兵全都放下了武器。  在圍城戰中,一些居民的紀錄幸運的儲存了下來,一位名為約瑟夫·託曼(Josef Tomann)的醫師被徵召為軍醫,他在日記中指出:「醫院不斷招募十幾歲的少女擔任護士,宣稱她們可以得到每月120克朗的薪資與免費食物,但實際上並不是這麼一回事,絕大多數的少女淪為了軍官甚至軍醫的禁<unk>,每天都有軍官染上梅毒等性病,這些可憐的女孩們對穿著光鮮制服、皮靴與鈕釦擦得油亮的豬<unk>們感到極為害怕...」;更多的紀錄則顯示了飢餓與疾病,尤其是霍亂的猖獗。一位家境小康的波蘭婦女海蓮娜·雅布隆斯卡(Helena Jablonska)於日記中寫道:「躲在地下室的猶太婦人們緊張的清理她們的家園,在1915年3月18日,猶太人匆忙的拆下了他們的商店招牌,這樣就沒人知道他們是做什麼的;他們總是靠著壓榨那些可憐計程車兵致富,難怪都想逃跑!」。當俄國人在3月入城後,猶太人的命運只會更糟,她又寫道:「哥薩克在猶太教堂前守株待兔,用鞭子抽打他們;在如此絕望的情況下,有些猶太人躲在地窖裡,但哥薩克仍然會將他們搜出來...」。  在兩次圍城期間,仍有不少郵件及明信片(大多是軍用郵件)透過航空方式從城內送出,前後一共有27次。其中一班飛機遭到俄軍逼迫降落,郵件沒收後轉送到聖彼得堡,通過審查後還是寄發了出去。熱氣球(有不少是無人氣球)與信鴿也是可行的通訊方式。

  普熱梅希爾陷落後,俄軍對喀爾巴阡山的進攻似乎已箭在弦上,但這種情況卻沒有發生;但對奧匈帝國而言,普熱梅希爾原先預設的駐軍最多是5萬人,但在圍城戰中卻投入了2.5倍的兵力,最終失去了超過11萬官兵,可說是遠超出預期的慘重損失。普熱梅希爾並未被俄國控制太久,1915年5月,德國與奧匈帝國發動了戈爾利採-塔爾努夫攻勢,重創了東線戰場上的俄軍,俄軍被迫執行戰略撤退,奧匈帝國也在1915年10月收復了普熱梅希爾,直到戰爭結束都未再丟失。然而,奧匈帝國從未由1914至1915年間的潰敗中恢復,除了在加利西亞,喀爾巴阡山的冬季作戰也造成了80萬人的傷亡(主要仍是凍傷與疾病,而非戰鬥),與倫貝格、普熱梅希爾等地的損失合計已超過百萬。儘管俄軍的損失相當,但俄國的兵員相對充足,奧匈帝國則無法恢復戰力,他們在1915年起便須仰賴德國的協助,才能對抗俄軍。  對俄軍而言,儘管奪下了普熱梅希爾,但他們在對克拉科夫,以及進軍喀爾巴阡山的企圖皆以利馬諾瓦戰役,徒留慘重的損失,在東線戰場上也出現了停滯。德國方面絕不樂見奧匈帝國繼續潰敗,德軍已在1914年12月佔領了羅茲戰役 (1914年),為西里西亞取得戰略縱深後,注意力又再度轉回西線。但康拉德·馮·赫岑多夫以退出戰爭作為要脅,迫使德國參謀總長法肯漢因讓步,再從西線抽調兵力協助奧匈軍反攻,便是1915年的戈爾利採-塔爾努夫攻勢。
普熱梅希爾圍城戰(Siege of Przemyśl)是第一次世界大戰東方戰線上的一場戰役,也是一次大戰中歷時最久的圍城戰,始於1914年9月16日,在10月11日時因奧匈帝國發動反攻而暫時解圍,但俄軍在11月9日捲土重來,直到1915年3月22日攻陷要塞。圍城戰一共持續了133天,但勝利的俄羅斯帝國也無法有效的鞏固勝果。