Po stronie rosyjskiej broniła się 3 Armia, licząca wprawdzie aż 17 dywizji piechoty i 6 dywizji kawalerii, lecz rozciągnięta na długim froncie od Wisły na północ od Tarnowa po Przełęcz Łupkowską i wyczerpana zimowymi walkami. Łącznie w rejonie Gorlic Rosjanie w początkowym okresie walk mieli nie więcej niż 80 tysięcy żołnierzy i około 200 dział. Przeciwnik miał więc ponad dwukrotną przewagę w ludziach i pięciokrotną w broni ciężkiej. Pewnym atutem obrońców były jedynie rozbudowane umocnienia polowe.
Dowództwo thumb|left|Cesarz Wilhelm II Hohenzollern wizytuje 11 Armię, 1915 w Rzeszowie Na czele 3 Armii rosyjskiej stał Radko Dimitrijew, Bułgar, generał piechoty w armii rosyjskiej. W czasie I wojny światowej dowodził kolejno: 8 Korpusem Armijnym, 3 Armią, 12 Armią i Ryskim Rejonem Umocnionym.
Dowódcą 11 Armii niemiecko-austriackiej został generał August von Mackensen, jeden z najwybitniejszych niemieckich generałów I wojny światowej. W jego karierze także pojawia się motyw bułgarski: w kilkanaście miesięcy po bitwie gorlickiej dowodził wojskami niemiecko-bułgarskimi, zwycięsko atakującymi rumuńską Dobrudżę.