Совсем неожиданно для командующего Кавказской армией воздушная разведка доложила об оставлении турками собственно крепости Эрзурум. Все их силы были брошены в сражение за Девебойну. Генерал Н. Н. Юденич решил пойти ва-банк — он переподчинил командиру 2-го Туркестанского корпуса колонны генералов Волошина-Петриченко и Воробьева, а также конницу полковника Раддаца, совершавшего рейд во вражеском тылу.
3 февраля русские войска ворвались в город Эрзурум. Вражеская крепость пала, капитулировав. В плен сдалось 137 офицеров и до 8 тысяч солдат, трофеями стало около 300 орудий,
В тот же день во всех полках, дружинах и батареях Кавказской армии был оглашен приказ командующего, в котором выражалась его благодарность всему личному составу за мужественное исполнение своего воинского долга перед российским Отечеством.
Среди еще не погасших пожарищ поверженной крепости генерал от инфантерии Н. Н. Юденич лично вручал Георгиевские награды отличившимся при штурме Эрзурума воинам. Георгиевскими кавалерами стали более 100 рядовых, казаков и унтер-офицеров, полковники Габаев и Фисенко, подполковник Воробьев, штабс-капитан Запольский, поручик Вачнадзе...
Командующий отдельной Кавказской армией генерал от инфантерии Николай Николаевич Юденич был удостоен полководческой награды — ордена Святого Георгия 2-й степени. В российской императорской армии в годы первой мировой войны это было последним награждением столь высоким орденом, носившим еще название императорского военного ордена.
В высочайшем указе о награждении говорилось: «... в воздаяние отличного выполнения, при исключительной обстановке, блестящей боевой операции, завершившейся взятием штурмом Деве-Бойнской позиции и крепости Эрзурума 2 февраля 1916 года».
Овладев крепостью Эрзурум, русская армия почти без перерыва повела преследование остатков 3-й турецкой армии, которая стремилась укрыться в Эрзин-джане. Турки еще держались в укреплениях на горе Испир и хребте Думлу-даг. Пришлось выбивать их и оттуда.
Преследование в полосе 2-го Туркестанского корпуса проходило в крайне сложных условиях, началась пурга, склоны гор обледенели. Запасы продовольствия были на исходе. Но все же русские войска овладели горой Испир. Таким образом, главные силы отступающей вражеской армии оказались охваченными с флангов. Все шло так, как задумывалось генералом Н. Н. Юденичем и его штабом.
Обозы не поспевали за наступающими войсками. Поэтому командующий Кавказской армией приказал 2-му Туркестанскому корпусу закрепиться на реке Западный Евфрат и перейти к обороне.
По замыслу генерала Юденича началось выравнивание линии фронта, 4-й Кавказский корпус в ночь на 17 февраля взял город Битлис. Султанское командование решило отбить его, создав из одной пехотной дивизии и племенных курдских отрядов ударную группировку. Русские смогли нанести упреждающий удар, рассеяв турок и курдов в окрестных горах.
Началось наступление вдоль берега Черного моря и русским Приморским отрядом. Приморцы последовательно преодолели оборонительные рубежи неприятеля по рекам Архаве и Вицесу и вышли на дальние подступы к важному портовому городу Трапезунду. Наступление русских сухопутных войск вдоль берега поддерживалось артиллерийским огнем с кораблей Черноморского флота.
Велось наступление и силами русского экспедиционного корпуса генерала Н. Н. Баратова на территории Ирана. Здесь рейды казачьей конницы немало помогли англичанам, которые вели тяжелые бои с турками на юге Ирака. 24 февраля экспедиционные войска вступили в город Керманшах — центр Западной Персии. Под угрозой похода русской конницы оказалось Багдадское направление — турки в то время так и не решились перебросить часть своих сил с Месопотамского фронта на помощь подвергавшейся разгрому своей 3-й армии.
В конце февраля 1916 года по сути дела завершилась Эрзурумская наступательная операция Кавказского фронта, начатая 29 декабря 1915 года. В годы первой мировой войны она стала одной из самых умело организованных и проведенных операций, проведенной к тому же в труднейших зимних условиях горного театра военных действий. Наступление русской армии решало стратегические задачи и отвечало полководческим воззрениям генерала от инфантерии Николая Николаевича Юденича, кавалера трех орденов ордена Святого Георгия.
Эрзурумская наступательная операция проводилась на широком фронте в 300 километров, в горах. Кавказская армия пленила более 13 тыс. турецких солдат и офицеров, захватила 300 орудий (всю крепостную артиллерию и значительную часть полевых орудий), знамена и большие запасы продовольствия, заготовленные турками на зиму.