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 скатах 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 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, позволит 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 Веврской 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 генерала 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 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 два 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 англо-французское 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 одного миллиона человек.
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 в 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 достигала 4,6 раза, а в артиллерии — 2,7 раза.