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 левофланговые корпуса той же армии 7-й корпус 3-й английской армии были с большими потерями отброшены 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 безрезультатны.
Вплоть до конца августа шла борьба на истощение, в ходе которого продвижение войск Антанты исчислялось немногими километрами. За два месяца боев англичане потеряли 200 тысяч человек, французы — 80 тысяч и немцы — 200 тысяч убитых, раненых и пленных. В сентябре — октябре союзники перебросили к Сомме новые значительные силы, в том числе танки.
3 сентября после мощной артподготовки 26 французских и 32 английских Дивизий одновременно пошли в наступление. Им противостояла группа армия 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, оставшийся 31 танк вышел из строя во время марша к фронту. Развить успех не удалось.
Новые неоднократные атаки в конце сентября и начале октября принесли 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 тысячи и немцев — 538 тысяч человек Общий неуспех союзников был вызван тем, что немецкие войска успевали быстрее восстановить свои оборонительные линии и перебросить резервы на угрожаемые участки, чем их противники успевали нарастить силу удара.
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 трехкратным превосходством в артиллерии, они сумели к концу мая потеснить итальянскую армию на 12–20 км, но 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. К концу 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.
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. Генеральное наступление планировалось на лето. 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.