В конце марта австро-германские войска начали широкое фронтальное наступление на Варшаву, бросив в бой немецкую 9-ю и 1-ю и 2-ю австрийские армии, а австрийская 3-я армия вновь двинулась на Перемышль. В ходе кровопролитных сражений армии центральных держав захватили Лодзь и Ченстохов и продвигались дальше. Части русских 1, 2, 3, 4, 5, 8, 11 и 12-й армий упорно оборонялись, медленно отступая на восток.
К сентябрю фронт стабилизировался на линии Инстербург — Танненберг — Лодзь — Сандомир — Перемышль — Черновцы. Стороны перешли к позиционной войне.
На Кавказском фронте в июле 1915-го русские войска отразили наступление турецких войск в районе озера Ван. В октябре русские войска высадились в порту Энзели, а к концу декабря разгромили протурецкие вооруженные отряды и взяли под контроль территорию Северной Персии, предотвратив выступление Персии против России и обеспечив левый фланг Кавказской армии.
В мае в войну на стороне Антанты вступила Италия.
В январе — феврале 1916 года на Кавказе русская армия осуществила успешную Эрзерумскую наступательную операцию, в результате которой русские войска подошли к Эрзеруму. И после пятидневного штурма город был взят. Турецкая армия отступила, потеряв больше половины личного состава и почти всю артиллерию. Преследование отступавших турецких войск продолжалось, пока линия фронта не стабилизировалась в 100 км западнее Эрзерума. Действия русских войск на других направлениях Кавказского фронта также были успешными: русские войска подошли к Трапезунду, выиграли сражение у Битлиса. Весенняя распутица не дала русским войскам полностью разгромить отступавшую из Эрзерума турецкую армию, однако на побережье Черного моря весна наступает раньше, и русская армия начала там активные действия. Уже в апреле в ходе успешной наступательной операции был захвачен порт Трапезунд. К лету 1916 года русскими войсками была занята большая часть Западной Армении.[22]
Поражение турецкой армии в Эрзерумской операции и успешное наступление русских на трапезундском направлении принудили турецкое командование принять меры к усилению 3-й и 6-й турецких армий с целью перехода в контрнаступление. В начале июня турецкие войска перешли в наступление с целью отрезать русские силы в Трапезунде от основных сил. Наступавшим удалось прорвать фронт, однако спустя две недели, понеся большие потери, турки были вынуждены приостановить наступление. Фронт стабилизировался, а к концу августа, когда в горах выпал снег, боевые действия практически прекратились. Линия соприкосновения пролегала южнее Трапезунда, далее Эрзинджан— Муш — озеро Ван.
На Западном фронте русская армия воспользовалась тем, что немцы вновь обратили внимание на Францию, пытаясь вывести ее из войны, а Антанта в свою очередь запланировала свое наступление на Сомме. Шестнадцатого мая началось крупное русское наступление. Одновременно наносилось аж четыре основных удара. Первый — отвлекающий, с юга по германской 10-й армии в Восточной Пруссии в районе Инстребурга в направлении на Кенигсберг. Второй — силами двух русских армий (8-й и 11-й) под общим командованием Брусилова, от Перемышля на запад по 3-й и 4-й австрийским армиям в Австрийском Прикарпатье. Третий и четвертый удары — сходящиеся — от Танненберга на юго-запад и от Сандомира на северо-запад. Цель — окружение частей германской 9-й армии фон Маккензена и 1-й и 2-й австрийских армий в районе Калиша на западной границе Польши.
Удар Брусилова был сокрушительным: австрийская армия просто развалилась. Русские войска двигались на запад ударными темпами. Первого июня взяли Горлице и Тарнув и стремительно продвигались к Кракову. Обеспокоенное австро-германское командование развернуло навстречу русскому наступлению австрийскую 1-ю армию, но в момент перегруппировки их настиг удар 3-й и 9-й армий русских под командованием генерала Лечицкого. Австрийский фронт практически рухнул на всем протяжении от Лодзя до Карпат. К концу лета русские войска полностью захватили Прикарпатье, освободили Ченстохов, взяли Краков и вторглись в Силезию, захватив Ратибор и Катовице, вплотную подойдя к Оппельну.
На правом фланге наступление развивалось не столь удачно. Разгромить или окружить немцев не удалось. В кровопролитных боях, с огромным напряжением всех сил, удалось оттеснить 9-ю армию фон Маккензена и XX армейский корпус к довоенной границе Польши.
Немцы спешно перебросили с запада два армейских корпуса, но исправить положение не удалось. Удар 8-й армии фон Белова из Восточной Пруссии на юг удалось сдержать ценой больших потерь частей русской 12-й армии.