К Антанте 23 мая 1915 года присоединилась Италия, рассчитывавшая на захват австрийских Тироля и Далмации. В ходе наступления итальянцам удалось занять пограничные районы, но решающих успехов они не достигли. Горная местность благоприятствовала обороняющимся, да и по боеспособности австрийская армия, состоявшая здесь из тирольских, венгерских и хорватских частей, существенно превосходила итальянскую.

Новое наступление англо-французские войска начали в сентябре 1915 года одновременно в Шампани и Артуа, чтобы лишить противника возможности маневрировать резервами. Атакам предшествовала многодневная артподготовка. Однако немцы заблаговременно отошли на позиции, расположенные на обратных склонах высот, и почти не понесли потерь от артиллерийского огня. Французы атаковали волнами, которые под выстрелами неприятельских батарей смешались в одну линию. Управление было нарушено, атакующие несли большие потери. Не более успешным было и наступление 1-й английской армии в Артуа. К середине октября операции Антанты на Западном фронте окончательно выдохлись.

Отразив англо-французское наступление, германское командование решило нанести удар по крепости Верден, чтобы вынудить противника истощить силы в попытке удержать этот важный объект. Внешний обвод крепости составлял 45 км, а фронт обороны Верденского укрепленного района достигал 112 км. Долговременные фортификационные сооружения – форты образовывали единую цепь с полевыми укреплениями. Немцы надеялись разрушить укрепления мощной артиллерийской подготовкой, как это уже случилось с Льежем и другими бельгийскими крепостями в 1914 году. Овладение Верденом открывало путь в тыл центральной группировки французских войск, а ее разгром, как надеялся Фалькенгайн, позволил бы взять Париж и вывести Францию из войны.

21 февраля 1916 года обстрелом германской артиллерией французских укреплений началось Верденское сражение. С германской стороны в нем участвовала группа армий германского кронпринца Вильгельма. К исходу 23-го немцы овладели первой линией окопов, а на следующий день – и второй. Французы исчерпали свои резервы, и 25 февраля пал форт Дуомон. К исходу 27 февраля немцы овладели Верденской долиной. Главнокомандующий французской армией Жоффр приказал любой ценой задержать неприятеля на правом берегу Мааса. К Вердену были двинуты французские резервы, а войска в районе крепости перешли под начало генрала Петэна. Поскольку все железные дороги, ведущие к Вердену, были перерезаны или находились под огнем германской артиллерии, для переброски подкреплений использовалось 65-километровое шоссе Бар-ле-Дюк – Верден. Благодаря четкой организации автотранспорта, разбитого на 200 отделений по 20 грузовиков, пропускная способность шоссе была доведена до 6000 машин в сутки.

Германский натиск не ослабевал, хотя численность французских войск удвоилась уже ко 2 марта. С 5 марта немцы перенесли главный удар на левый берег Мааса. Целью наступления стали высоты Морт-Омм и 304,0, контроль над которыми позволил бы обстреливать тыловые коммуникации Вердена и избавить атакующие крепость войска от фланкирующего огня французской артиллерии. На правом берегу Мааса объектом наступления стал форт Во. Однако французам в течение марта удалось отразить все неприятельские атаки.

Не сумев быстро овладеть Верденом, Фалькенгайн тем не менее решил продолжать атаки, чтобы перемолоть в верденской мясорубке как можно больше французских войск. 7 мая, применив новый быстродействующий удушающий газ «зеленый крест», немцы заняли высоту 304,0, а 20 мая установили контроль над Морт-Омм. 22 мая французы отбили форт Дуомон, но 2 дня спустя им вновь овладели немцы. 7 июня германские штурмовые группы принудили к капитуляции гарнизон форта Во. Но следующий форт, Сувиль, оказался крепким орешком, который немцам так и не удалось разгрызть.

1 июля 1916 года началось давно готовившееся англофранцузское наступление на реке Сомме, и немецкий натиск на Верден стал ослабевать. К 12 июля немцы перебросили из-под Вердена на Сомму 2 дивизии и более 60 артиллерийских батарей. Окончательно же наступление на Верден было прекращено 2 сентября, после того как 27 августа войну Центральным державам объявила Румыния. 29 августа Фалькенгайна на посту начальника Генштаба сменил Гинденбург, а Людендорф занял должность первого генерал-квартирмейстера. К 18 декабря 1916 года французы в ходе контрнаступления вернули почти все утраченные ранее позиции. Потери обеих сторон убитыми, ранеными и пленными достигали 1 миллиона человек. Неудача под Верденом стоила Фалькенгайну поста начальника Генштаба.

Наступление на Сомме оказалось не более результативным для Антанты, чем верденская бойня для Германии. Союзное командование преследовало весьма решительные цели, надеясь разгромить группировку противника в северной Франции. Французские армии должны были уничтожить противника на Нуайонском выступе, наступая на Перонн, Сен-Кантен и Лаон. Англичанам предстояло нанести поражение немецкой группировке в районе Арраса и на реке Лис, продвигаясь в направлении Бапом, Камбре и Валансьен. Превосходство англо-французских войск на Сомме в численности пехоты составляло 4,6 раза, а в артиллерии – 2,7 раза. Артиллерийская подготовка началась 24 июня и продолжалась вплоть до 1 июля, когда на штурм немецких позиций пошла пехота. Севернее Соммы правофланговые корпуса 4-й английской армии вклинились в первую линию обороны и заняли ряд опорных пунктов, но левофланговый 7-й корпус 3-й английской армии был с большими потерями отброшен в исходное положение. Французы достигли большего успеха. Они, наступая к югу от Соммы, уже в первый день продвинулись до второй оборонительной полосы. 3 июля немцы отошли здесь на третью оборонительную позицию. Французы остановились, чтобы закрепиться на достигнутых рубежах. Немецкое командование воспользовалось передышкой для подтягивания резервов за счет ослабления неатакованных участков фронта. Последующие атаки англичан и французов оказались безрезультатными. Вплоть до конца августа шла борьба на истощение, в ходе которой продвижение войск Антанты исчислялось немногими километрами. За два месяца боев англичане потеряли 200 тысяч человек, французы – 80 тысяч и немцы – 200 тысяч убитыми, ранеными и пленными. В сентябре – октябре союзники перебросили к Сомме новые значительные силы, в том числе танки. 3 сентября после мощной артподготовки 26 французских и 32 английские дивизии одновременно пошли в наступление. Им противостояла группа армий кронпринца баварского Руппрехта. За 6 дней союзники продвинулись на расстояние от 2 до 4 км и вышли на некоторых участках к третьей линии германской обороны. Затем немцы смогли закрыть брешь большим количеством пулеметов. 15 сентября англичане впервые применили танки. 18 машин обеспечили продвижение в сутки на 4–5 км на фронте в 10 км. Однако в ходе боя 10 танков были уничтожены или повреждены. Новых машин под рукой у английского командования не было, ведь оставшийся 31 танк вышел из строя во время марша к фронту. Развить успех не удалось. Новые неоднократные атаки в конце сентября и начале октября обеспечили продвижение лишь на несколько километров. К середине октября Руппрехт, получив из резерва гвардейский корпус, остановил наступление союзников. В середине ноября бои на Сомме окончательно прекратились. Общие потери французов убитыми, ранеными и пленными достигли 341 тысячи человек, англичан – 453 тысяч и немцев – 538 тысяч человек. Неудача союзников была вызвана тем, что немецкие войска успевали быстрее восстановить свои оборонительные линии и перебросить резервы на угрожаемые участки, чем их противники успевали нарастить силу удара.