Начавшиеся ожесточенные бои позволили Корнилову проявить волю и умение командовать дивизией. В день 23 августа его полки прошли испытание на прочность. Зацепившись за городок Миколаев, 24-й корпус, куда входила корниловская дивизия, своим правым крылом выдвинулся вперед и был охвачен австрийскими войсками. Их атаки следовали одна за другой. Назревал прорыв на участке 48-й дивизии.
Неприятель сконцентрировал свои наступательные усилия против корниловскои дивизии, которая в русской армии не случайно носила название Стальной, в критический эпизод боя генерал лично повел в контратаку — в штыковую рукопашную схватку — свой последний дивизионный резерв силой в один пехотный батальон. Австрийцы на какое-то время были остановлены. Однако вновь обойденные прославленные полки 48-й дивизии вынужденно отошли, чтобы не оказаться в полном окружении. Было потеряно более 20 орудий, погибло немало солдат и офицеров.
Генерал А. И. Деникин, будущий преемник Корнилова на посту командующего Добровольческой армии, тогда командир соседней 4-й стрелковой дивизии, объяснял неудачу тем, «что дивизия и ранее не отличалась устойчивостью. Но очень скоро в руках Корнилова она стала прекрасной боевой частью».
В своих воспоминаниях «Путь русского офицера» восхищался такими качествами генерала Корнилова, как «умение воспитывать войска, личная его храбрость, которая страшно импонировала войскам и создавала ему среди них большую популярность, наконец, высокое соблюдение воинской этики в отношении соратников — свойство, против которого часто грешили многие начальники».