郏�1915））。俄军主力撤到格罗德诺、奥索维茨一线。俄军在下博伯尔河—纳雷夫河一线，在2—3月的激战中重创加尔维茨将军的军队集群并将其击退至边界线（见普扎内什战役（1915））。在东战场南翼，1月起展开了一系列遭遇战斗。双方均遭受重大损失。俄军通过长期封锁，于3月22日攻克奥地利的佩列梅什利要塞。
德军在东战场的对戈尔利采的突破（1915）获得成功。德奥军队于6月占领了加里西亚。同时，德军又在波罗的海沿岸展开了进攻。德军重新部署军队后，在布格河与维斯瓦河之间酌中间地带对防守波兰的俄军主力实施突击。德军从东普鲁土发动进攻以及在战场其它地段工实施突击，以策应该方向上的行动。德奥军队获得重大胜利，但是未能围歼在波兰的俄军。俄军根据大本营的决定，且战且退，撤离波兰。西北方面军区分成北方面军（司令官鲁兹斯基将军）和西方面军（司令官埃韦尔特将军）。德军于9月在维尔诺地域进行了最后一次大规模进攻，但很快受阻。9月底至10月初东战场也开始了阵地战。
西欧战区，英法联军与德军只进行了局部战役。4月22日，德军为了突破伊珀尔附近的防御，首次使用化学武器（氯气），但战果有限。此后，双方都开始使用毒气。为了协调行动，7月7日在尚蒂伊法军大本营召开了会议并成立了盟国军事委员会。该委员会认为，必须在西战场组织有力突击以策应俄军。但是英法联军拖延了转入进攻的时间。当俄国战场上的战斗行动已采用阵地战时，盟军才于9月25日—10月6日在香摈和阿图瓦开始新的大规模进攻战役。
1915年5月23日意大利加入协约国一方参战，出兵（87万人，火炮1700门）进攻奥匈帝国。这就形成一个新的意大利战区。但是，意军（总司令维克托·埃马努埃尔三世）在伊松佐河（的里雅斯特以北）所实施的四次进攻均未成功。10月14日保加利亚（近50万军队）加入中央集团。9月底（10月初），德意志同盟军对塞尔维亚实施突击，两月后占领该国。英法联军在萨洛尼卡登陆，企图援助塞尔维亚，但未成功。塞尔维亚军队转移到希腊的科孚岛，尔后开赴萨洛尼卡新战场（参见萨洛尼卡战役）。在高加索战场，俄军在阿莱什基尔特战役进程中巩固了自己在凡湖和乌尔米亚湖的地位。在美索不达米亚和叙利亚，交战双方不分胜负。1915年底，当德、土两国在伊朗的代理人的军队开始威胁高加索俄军时，俄军统帅部派巴拉托夫将军的高加索远征军（约8000人，火炮20门）进入伊朗北部作战。该军占领加兹温，尔后向哈马丹和库姆展开进攻。
1915年战局中规模最大的海战是地中海达达尼尔海峡战役（1915—1916），以及英德巡洋舰之间在北海多格滩和波罗的海哥得兰海战。
1915年战局使两个敌对集团均未如愿以偿。德国统帅部粉碎俄国的任务未能完成，只得继续在两个战场上作战。1915年战争的重担主要由俄国肩负，从而为英法赢得了动员经济潜力以满足战争需要的喘息之机。1915年夏，德奥在俄国战场上部署了107个师，而在战争开始时仅有52个师。1915年，战争规模不断扩大：军队数量增多，出现了新的战场，参战国也增加了。战线总长约达3000公里。整个战线由设置了铁丝网障碍物的筑垒阵地相连。英法统帅部于1915年秋集结了大量军队，企图突破敌人在香槟和阿图瓦的防御，并转入机动进攻，结果没有成功。由于丧失了战斗的突然性，采用了在狭窄正面地段“啃骨头”的战术，使敌人得以加强防线并投入预备队，造成势均力敌的态势。英法步兵在突破德军防御时，遭到密集机枪火力杀伤，因而放弃密集散兵线而采用疏开的梯次配置的散兵线（“波次”）。防御也发生了变化，构筑两道阵地，不仅能用于防步兵和炮兵，而且可防化学兵。新式武器（枪榴弹筒、堑壕炮、追击炮和掷弹炮）装备部队，陆军火力得到加强。1915年，交战各大国军队的飞机数量显著增加；航空兵形成了三种基本类型：轰炸航空兵（装备轰炸瞄准具和炸弹架），歼击航空兵（配备有穿过螺旋桨进行射击的机枪）和侦察航空兵。在海上行动中加强了潜艇、水雷武器和对潜防御的作用。
1916年战局阵地战海军重兵的最后一场海战
截至1916年初，中央集团军队固守着防御正面。德军距巴黎100公里。到1915年初，处于崩溃边缘的奥匈帝国也加强了自己的地位。尽管如此，战争的优势依然在协约国一方。德国的盟国需要德国不断给予援助（物资器材，军队），而这时德国本身在许多方面已自顾不暇，封锁对德国经济产生了日益严重的影响。各战场兵力对比（365个师对286个师）越来越有利于协约国。英国军队猛增，截至1916年初在法国已展开约40个师，德国对此感到意外。
两个交战集团在1916年战局中都提出了具有决定意义的争夺目标。德国统帅部重新把主力调向西方，打算迫使法国退出战争。1915年12月6—8日，第二次盟国代表会议通过协约国总战略计划，规定各盟国于1916年要在所有主要战区实施协调一致的进攻。
德国统帅部选择了凡尔登筑垒地域正面的狭窄地段实施突击（参见凡尔登战役）。2月21日，它命令军队投入进攻，指望打乱法国整个防御配系并打开通往巴黎的道路。但是，历时10个月之久的凡尔登战役在这小块要地上变成流血的消耗战，一场教范式的对阵地防御的攻坚战。在这次称为“凡尔登绞肉机”的战役中，双方损失约100万人。英法军队的索姆河战役也属于阵地战。在这次战役中英军首次使用了坦克。8月28日德国统帅部作了人事更动。军队指挥大权转到新任总参谋长兴登堡和最高统帅部副总参谋长鲁登道夫手中。
在东欧战区，1916年战局引人注目的是俄国西南方面军（司令官为布鲁西洛夫将军）卓有成效的进攻。6月4日该方面军在宽大正面上突破了德奥军队的防御（参见西南方面军的进攻）。8月，罗马尼亚（近40万军队）加入协约国一方，形成了罗马尼亚战场。罗马尼亚军队协同俄国西南方面军第9集团军向敌人发动了进攻，历时约一个月。9月底和10月德奥军队实施反击，迫使罗马尼亚军队于12月4日放弃布加勒斯特。俄军统帅部调35个步兵师和11个骑兵师增援罗马尼亚。
意大利战场，意军在伊松佐河进攻中虽付出很大代价，但进展缓慢。奥匈军队在5—6月特伦蒂诺战役中也未达成预期的目的。俄国西南方面军的进攻决定了该战役的结局。进攻是应盟国的请求实施的，比预定日期提前11天，突破卢茨克敌人防御。
近东战区，俄国高加索方面军在埃尔祖鲁姆、特拉布宗、埃尔津詹和奥格诺特诸战役（参见埃尔祖鲁姆战役）中连战皆捷，意义重大。俄军在土耳其推进了几乎250公里并攻占了埃尔祖鲁姆、特拉布宗，埃尔津詹等城市。土耳其第2、第3集团军被各个歼灭。巴拉托夫的远征军1月开始进攻，5月在巴格达方向前出到土耳其—伊朗边境。
1916年海战中，水面舰艇活动频繁。5月31日一6月1日，德英海军主力之间发生了大战中唯一的一次海上总决战——日德兰海战。
在1916年，双方均未实现自己的计划。在军事行动过程中许多阵地陷入僵局；人民群众不堪承受战争的重负，不满和愤慨的情绪日益增长——这些原因使得“帝国主义战争转变为帝国主义和平”的条件于1916—1917年之交成熟了。但协约国自恃拥有军事优势和握有战略主动权，拒绝中央集团争取有利于己方的和平尝试。动用了大量军队、军事技术装备的凡尔登和索姆河进攻战役仅限于战术地幅的角逐。西南方面军的进攻则是一种新式的正面进攻战役。俄军以若干分割突击在宽大正面上突破敌人的阵地防御。他们采用的新式战役机动是对军事学术发展的重大贡献。在1916年战局中，防御纵深加大，其主体由2—3个筑垒地带构成。防御一方广泛运用了反突击和反冲击。海上总决战的思想已经完全不合时宜。
在1916年的战斗和战役中，为了对步兵实施火力支援，采用了移动拦阻射击——徐进弹幕射击。化学武器的使用也改为用火炮发射（代替毒气吹放武器）。步兵装备了新式兵器喷火器、轻机枪、坦克（尽管后者还只是作为步兵“推进”兵器使用）。航空兵比1914年增加了3—4倍，展开了争夺制空权的斗争。新式飞机政进了战术技术性能，已用于对步兵实施航空火力支援；轰炸机用来对战役后方实施突击；飞机还用来对敌人进行强击，歼击机担负攻击其它类型飞机的任务，并由单机空战战术发展成编队空战（编成内有3架或更多架歼击机）。作战经验证明：未来的远距离飞行兵器将是飞机，而不是飞艇。高射炮兵的组织和战术也有改进。
1917年战局协约国的进攻无限制的潜艇战革命使俄国退出战争
交战国损失巨大，物质资源枯竭，劳动人民逐渐认清战争的反人民性质。这一切都引起了人民群众的极大不满。所有国家的群众革命情绪日益高涨，罢工运动如火如荼（7—10月的中亚起义、爱尔兰起义（1916），柏林群众五一反战游行等）。军队中直接出现了反战运动。俄国酝酿着革命风潮。中央集团国家的处境也每况愈下。在英国海军实施封锁的条件下，德国经济无法满足不断增长的战争需求，国家的人力资源极端匮乏。奥匈帝国的地位更是岌岌可危。协约国的优势越来越显著。特别是美国急欲介入帝国主义列强重新瓜分世界的活动，于1917年4月6日参战，此后，协约国的优势更为明显。1917年，德意志同盟未能在任何战区进行大规模的进攻战役并转入战略防御。德国统帅部把唯一的希望寄托在无限制的潜艇战上。协约国计划利用其人力物力的优势，预计在1917年结束战争。1916年11月15日、16日在尚蒂伊重新召开代表会议，决定在东、西战场实施协调一致的总攻，以粉碎德国和奥匈帝国。英法联军承担总攻中的主要任务。
英法联军计划在埃纳河地段、兰斯与苏瓦松之间的地域实施突击，在40公里的正面上突破防御。投入战役的兵力有法军6个集团军和英军3个集团军（100个步兵师和10个骑兵师）、火炮11000余门、飞机约1000架。坦克200辆。俄国派往法国的1个旅（约2000人）也参加了这次进攻。从4月9日起，英法联军转入积极行动（参见“尼韦勒”战役）。这次战役一直持续到4月20—28日（在某些方向持续到5月5日），法国称之为“尼韦勒大屠杀”。结果在法军中引起骚动。1917年下半年，英法联军在“梅西讷”、伊珀尔、凡尔登地域、马尔迈松地域（参见马尔迈松战役）、康布雷实施了一系列有限目的的战役。康布雷战役（11月20日—12月6日）作为在狭窄突破地段密集使用坦克（378辆战车）的首次尝试，作为步兵、炮兵、坦克兵、航空兵及骑兵协同作战的实例而载入军事史册。事实证明，敌人的强大筑垒正面是可以快速突破的。在东欧战区实施了米塔瓦战役。
3月12日在俄国爆发了资产阶级民主革命。士兵群众在革命中起了积极的作用。列宁写道：“无产阶级进行了革命，他们根本不同于帝国主义资产阶级而要求和平、面包和自由，他们吸引了由工农组成的军队的大多数。”篡夺了政权的资产阶级临时政府准备在前线大举进攻，指望一旦成功即可巩固自己的政权，并消灭工人土兵代表苏维埃。但六月进攻失败了。军队中的反战情绪增长了。士兵群众不再相信孟什维克和社会革命党人的口号，要求停止帝国主义大屠杀。9月1日德军在波罗的海沿岸地区开始进攻。在里加战役中俄军放弃里加。10月12日—10月19日，波罗的海舰队的革命水兵在蒙海峡群岛防御战中英勇地抵抗德军的进攻。11月7日俄国无产阶级在共产党领导下完成了伟大的十月社会主义革命，开辟了人类历史的新纪元。11月8日，苏维埃第二次代表大会根据劳动人民的意愿，一致通过和平法令。但是，协约国的帝国主义者不仅拒绝了苏维埃共和国的和平条件，而且走上了颠覆苏维埃政权的道路。在这种情况下，苏维埃政府被迫与德国进行谈判，12月15日签订了停战协定。
意大利战场，德奥联军在卡波雷托地域突破了意军防御，大败意军，英法统帅部为了制止意军溃退，不得不将11个师调往意大利。德奥联军深入100多公里后，被阻止在皮亚韦河畔。在萨洛尼卡战场，盟军对保加利亚的进攻未取得任何战果。在美索不