В 1916 году. в России дали наконец эффект мероприятия по мобилизации промышленности для военных нужд. По сравнению с началом 1915 года производство винтовок выросло втрое, орудий разных калибров – в 4–8 раз, а боеприпасов разных видов – в 2,5–5 раз. Помогли и поставки от союзников. Теперь русские войска вновь перешли в наступление, воспользовавшись тем, что Германия сосредоточила основные усилия на Западном фронте против Вердена, а часть австро-венгерских дивизий была отвлечена на борьбу с Италией. В марте русская армия нанесла удар по германским позициям в районе озера Нарочь, закончившийся безрезультатно и никак не повлиявший на германское наступление под Верденом. Во время самого этого отступления германские войска продолжали перебрасываться с Востока на Запад.

Россия, стремясь помочь союзникам, в марте начала операцию у озера Нарочь, которая, несмотря на первоначально пятикратное превосходство в силах (236 000 штыков против примерно 46 000), закончилась неудачей. Всего с русской стороны в ней участвовало 407 052 штыка, 18 428 сабель, 982 орудия, считая в том числе резервные 15-й и 35-й армейские корпуса. Во 2-й армии, наносившей главный удар, было 605 легких и 282 тяжелых орудия, 12 самолетов. При занимаемом армией фронте в 60 км плотность орудий составляла 10–15 орудий на км. Немцы располагали 74 000 штыков, 8000 сабель, 576 легкими и 144 тяжелыми орудиями.

За неимением аэрофотоснимков была более или менее известна только первая линия неприятельских окопов, остались неизвестными немецкие резервы и пути их подхода. 17 марта, за день до наступления, из девяти корпусов 2-й армии только один, 34-й, был полностью оснащен винтовками.

В боях с 18 марта по 1 апреля русским войскам удалось захватить около 1200 человек пленных, 15 пулеметов, несколько сот винтовок, несколько тысяч винтовочных патронов и отвоевать 10 кв. км территории. За это потеряли убитыми и ранеными более тысячи офицеров и 77 500 солдат – до 30% личного состава наступавшей 2-й армии (и до половины состава атаковавших штурмовых групп). Потери обмороженными и замерзшими составили 12 000 человек. В момент прекращения мартовского наступления с германских проволочных заграждений сняли 5000 трупов. По немецким данным, германские войска потеряли порядка 20 000 человек. Причины провала операции заключались в том, что войска вводились в бой по частям, а резервы запаздывали с развитием успеха. Надо отметить, что атака у озера Нарочь не помешала переброске немецких войск на Западный фронт. Эшелоны продолжали отбывать с Восточного фронта даже во время нарочских боев.

Первоначально масштабное наступление планировалось на апрель. Северный и Западный фронты должны были сосредоточить 695 000 штыков и сабель против 125 000 немецких, т. е. почти с шестикратным превосходством, Юго-Западный фронт должен был быть готов перейти в наступление по мере развития наступления соседних фронтов.

Генеральное наступление русской армии было отодвинуто на лето 1916 года. Предполагалось, что противника атакуют одновременно все три фронта: Северный под командованием А. Н. Куропаткина, Западный во главе с А. Е. Эвертом и Юго-Западный, которым с марта вместо Н. И. Иванова командовал А. А. Брусилов. Северный и Западный фронт имели почти двукратное превосходство над противостоящими им немецкими войсками, Юго-Западный фронт примерно в полтора раза превосходил сосредоточенные на его участке австро-венгерские армии, существенно уступавшие в боеспособности германским. Предполагалось, что главный удар из района Молодечно на Вильно будет наносить Западный фронт. Северный фронт должен был наступать от Двинска также на Вильно. Юго-Западному фронту предписывалось нанести вспомогательный удар из района Ровно на Луцк. Наступление следовало подготовить к началу мая, чтобы упредить возможную атаку противника. Однако подготовка затянулась, и Ставка перенесла наступление на конец мая. В итоге Юго-Западный фронт атаковал противника 22 мая (4 июня). На Северном было решено ограничиться демонстрацией наступления, а Западный должен был нанести главный удар на неделю позже Юго-Западного. Однако наступление армий Эверта неоднократно откладывалось и последовало лишь 19 июня (2 июля) под Барановичами, окончившись полной неудачей. Успеху помешала, в частности, дождливая погода, из-за которой войскам приходилось пробираться сквозь болота, а в окопах стояла вода. К тому времени уже определился стратегический успех Юго-Западного фронта.

Главнокомандующий Юго-Западным фронтом А. А. Брусилов с офицерами штаба. 1916 г.

Брусилов предлагал прорвать фронт у Луцка и, обойдя болотистое Полесье, двигаться на Брест-Литовск, охватывая противостоящие Западному фронту немецкие войска. Но удар Юго-Западного фронта планировался как вспомогательный, и основные резервы планировалось выделить Западному и Северному фронтам.

Фронт австрийцев состоял из 2–4 укрепленных полос, удаленных друг от друга на 5–6 км. Каждая полоса имела глубину до 1 км и состояла из 2–3 линий окопов и узлов сопротивления, сильно развитых в глубину и находившихся в артиллерийской связи между собой. Несмотря на железобетонные укрепления, колючую проволоку и минные поля, войска концентрировались в первой линии. Во время артиллерийской подготовки они несли большие потери.

На Западном фронте германские позиции состояли из трех-четырех полос по 3–4 линии окопов. В районе Барановичей позиции были объединены в единый укрепленный район – прообраз будущих УР.

Вторая линия окопов располагалась в 200 м, а иногда в 1–1,5 км от первой, глубина проволочных заграждений перед позицией доходила до 10–15 кольев. Хорошо замаскированные и бетонированные пулеметные точки обеспечивали перекрестный огонь даже в глубине обороны и не могли быть заблаговременно уничтожены артиллерийским огнем. Опорные узлы рассчитывались на удержание даже после утраты смежных окопов. В ряде случаев (например, на участке Сморгонь – Крево) германские позиции считались русским командованием «неодолимыми, требующими для овладения ими громадных жертв и времени». При этом, пользуясь болотистой местностью, 5 немецких и 2 австрийских дивизий занимали фронт в 163 км, в частности, Бескидский корпус занимал 88 км. Предполагалось упорное сопротивление на второй и третьей линиях окопов.

Австро-германская разведка сумела вовремя вскрыть русскую группировку и даже узнать день атаки, но командование, готовясь атаковать итальянцев, игнорировало сообщения об угрозе со стороны русской армии.

19 мая 1-я итальянская армия в Трентино была атакована австрийцами и потерпела крупную неудачу, потеряв при этом до 16 000 одними пленными и 80 орудий. Для помощи итальянцам было решено 4 июня начать наступление Юго-Западным фронтом, который был раньше готов к нему, тогда как на Западном фронте из-за поздней весны еще не просохли болота. Главный удар должен был нанести Западный фронт 10–11 июня.

На Итальянском фронте австрийцы 15 мая 1916 года начали наступление в Трентино, рассчитывая в случае успеха окружить неприятельские войска, стоявшие на Изонцо. Имея лишь на четверть больше пехоты, но обладая более чем трёхкратным превосходством в артиллерии, они сумели к концу мая потеснить итальянскую армию на 12–20 км, однако уже 30 мая наступление было остановлено. Окончательно отказались от его продолжения в середине июня, в связи с наступлением русского Юго-Западного фронта и необходимости переброски туда имевшихся резервов. 16 июня итальянцы перешли в контрнаступление. В конце июня им удалось отвоевать примерно половину потерянной территории, после чего фронт стабилизировался. Итальянские потери составили 15 тысяч убитых, 76 тысяч раненых, 56 тысяч пленных и 294 орудия. Австрийцы потеряли 10 тысяч убитыми, 45 тысяч ранеными и 26 тысяч пленными.