7月1日晨7时半，英法士兵们跳出战壕向德军阵地猛冲。但他们前进很慢，因为每个士兵都背负着重达66磅的军用物资。英军部队面对德军猛烈火舌，成千成万地倒下去。到傍晚时分，德军防线前方横七竖八地布满了6万多死伤的英军士兵。法军部队的情况好些。德军防守十分顽强，每一个山头、每一村庄都死守不放。到7月14日为止，法军在17.7公里的战线上，前进最多处不过9.6公里；英军在16公里长的战线上，进展最多处才4.8公里。此后双方基本固守对峙。直到9月2日夜，炮火重又猛烈起来。第二天，英法步兵再度猛攻，但收效不大。这样的攻守起伏到月底，其后因雨雾连绵，道路泥泞，前进困难，英法军队都未能到达预定的目的地。
战役中，英军曾经初试他们的秘密武器——坦克。试前为了保密，他们把它叫作“罐子”（英语中“罐子”的发音即为“坦克”）。试制成的49辆坦克中，有18辆于9月15日在战场上初露头角，其中一辆攻占了一个小村庄；另一辆夺取了一条堑壕，躲在堑壕里吓慌了的300多名德军被英军俘获。到1918年，坦克开始真正纵横称雄于疆场。
索姆河战役最后成为局部性的相互袭击。到1916年底，交战双方都成为强弩之末，难以为继了。战役中，英法从德军手中只夺回180平方公里土地，有助于缓解凡尔登之围；英军死、伤、被俘42万人，法军损失20余人，德军则损失60万人。英法军队虽未达到预定的夺回失地的目标，但牵制了德军对凡尔登的进攻，这就使整个战局向着有利于协约国方面转化。
在意奥战线上，奥匈军队的进攻获得进展。5月15日，奥匈军队从特兰提诺以强大的炮火开始进攻，一举摧毁了意大利的防御措施，迫使意军在长达60公里的战线上退却，意军大败。
意大利的溃退产生了俄国的“布鲁西诺夫的进攻”。为援救意大利，俄国放弃了自己原来的计划，由布鲁西诺夫将军指挥，集中60万人和1930门大炮在长达400公里的战线上向奥军发动进攻。6月4日拂晓，开始了剧烈的炮战。6月5日，俄军突破奥军阵地，6月7日占领卢茨克，以后继续向前推进，直到占领了加里西亚的大部分和布科维纳，重新出现在喀尔巴阡山上的隘口前。
东线战役的胜利对整个战局产生了重大影响。首先它阻止了奥匈军队的进攻，使意大利军队免于进一步溃败；其次，改善了西线战场上的态势，使德军停止了对凡尔登的进攻，给英法军在索姆河发动攻势创造了机会；最后，它促使罗马尼亚决定参加协约国方面作战。
罗马尼亚政府虽然在大战开始时宣布中立，但是它仍然敞开门户，欢迎交战双方跟它商讨价钱。到1916年，东线俄军既告胜利，西线德军屡遭失败，罗马尼亚认为时机成熟，遂于8月17日同英、法、俄、意签订条约，28日向奥匈帝国正式宣战。罗马尼亚的武器装备和军需供应都很差，对作战并没有充分准备，因而屡战屡败，同盟国军队反而分两路入侵：一路越过喀尔巴阡山隘口进入罗马尼亚北部；一路过多瑙河进入罗马尼亚南部。两路入侵的军队于12月6日在布加勒斯特会师，罗马尼亚的主要粮食产地以及石油和其他原料产地，都落到同盟国的平里。在俄国军队的帮助之下，罗马尼亚战线才于12月底在多瑙河下游—布来拉—福克沙内—奥克纳—多尔纳瓦特拉一线稳定下来。俄军的战线为此延长了500公里。
战争开始的头两年，由于英国的海上封锁，德国的舰队始终龟缩在自己的港口内。德国指挥部为了突破封锁，改善自己的处境，决定进行海上进攻。1916年5月31日至6月1日展开了大战期间最大的一次海战——日德兰海战。
1916年5月30日夜，英诱敌舰队在贝蒂将军指挥下驰离苏格兰港口罗塞斯。第一、二战列巡洋舰队先行、第五战列舰队距其5海里悄悄尾随。当夜，英海军上将约翰·杰利科勋爵率主力舰队从苏格兰北方奥克尼群岛斯卡帕弗洛海军基地出发，开往东南方伏击点。德诱敌舰队司令希佩尔将军也从杰得河口基地出发，开往日德兰半岛西海岸。舍尔海军上将的大洋舰队同时开住设伏海域。贝蒂舰队刚出港，德巡逻潜艇立刻发现并用电台上报。该电文又被英主力舰队截获破译。结果双方都以为敌人上当，怀着紧张而兴奋的心情开赴战场。
5月31日下午2时15分，英舰“盖德利尔”号发现敌舰。同时，德军也认出英舰，双方节节逼近。这时6艘英战列舰插向德侦察舰队后部，企图截断其退路。他们不知德大洋舰队尾随着侦察舰队，刚才的行动已使英舰陷于德军南北夹击的境地。然而，德军循着刻板的诱敌方案行动，结果失去战机。
下午3时40分，英第一、二舰队编成作战队形，驶往东南上风方向，准备攻击。15时48分，双方进入大炮射程，距离1.6万码，巨炮雷鸣般地响开了，无数炮弹越过开阔的水面落在军舰周围。英、德舰艇实力为6：5，虽基本相等，但德舰按既定方针往东南方向边打边走，不想久战。为防备德潜艇，英第5舰队走“Z”形规避航线，迟迟未赶到战场。
德重型水面舰艇采用了新式全舰统一方位射击指挥系统，所有炮齐射时弹着点分布小、精度高。15时51分，德舰“吕措夫”号打了几次齐射，就将英“雄狮”号（司令贝蒂旗舰，超无畏级战列舰、排水量26270吨、航速27节、有8门343毫米大炮）副炮塔炸粉碎。“雄狮”的X、Y两炮塔相继被打哑（英舰前方两主炮塔命名为A、B，中部为P、Q，后部为X、Y）。16时，德舰“卢琴福”号的一发穿甲弹钻透“雄狮”Q炮塔爆炸，炮塔内的发射药被引燃，如果火延着“福尔科奈”号射出2枚鱼雷，击沉德战列舰“波近仑”号和“埃尔宾”号。受伤的德战列舰“吕措夫”号被德海军自沉。6月1日凌晨3时，德舰队突破了英舰队封锁线，向杰得河口和威廉港飞奔。杰利科率舰队衔尾穷追。
为防御英军海上袭击，德海军早就在赫尔戈兰湾一带布下无数颗水雷，只有舍尔等德海军高级将领才知道雷区间有一条很窄的秘密水路。舍尔找到神秘水道入口，令全体舰队通过雷区。英舰咆哮着接近雷区，但一艘也不敢贸然闯进死神的迷宫，杰利科无奈下令返航。整个海战，德军击沉英3艘第一流战列巡洋舰、3艘巡洋舰、8艘驱逐舰，自己损失2艘战列巡洋舰、4艘巡洋舰、4艘驱逐舰。英国损失虽大于德国，但仍掌握制海权，德军想要突破英军海上封锁的希望破产。此后，德国舰队一直被封锁在港内，再没有较大的海战发生。
在1916年的几次大战役中，同盟国各国都遭到严重挫败，总的军事形势变得对它们越来越不利，东西两条战线都基本固定下来，旷日持久的战争是德国最害怕的。协约国虽然没能击败同盟国，但它的军事力量日益增强，开始占优势地位，战略主动权已经转移到协约国手中。
这一年的战事中最突出的是潜艇战。1月，德国海军总司令部作出一个推算，5—7个月的潜艇战可以造成英国的海运中断，经济崩溃，从而迫使它投降。因此，德国宣布从2月1日起，在英吉利海峡、北海（荷兰、挪威沿海除外）、爱尔兰以西近海以及整个地中海实施无限制潜艇战。
早在1915年2月，德国就开始采用无限制潜艇战。当时宣布环绕不列颠群岛的水域为战区，在这里遇到的敌方商船应予消灭；还声称中立国船只因为常被冒充而且识别难免有误，所以也有可能受攻击。潜艇在进攻前是不发警告的，也不负责人员安全。此后，在袭击协约国船只的同时，也多次击沉中立国商船，甚至客轮。5月7日击沉从美国返回的英国邮船鲁西塔尼亚号，造成1198人死亡，其中包括100多名美国人。美国政府提出强烈抗议。8—9月，又发生两起类似事件后，德国被迫对潜艇行动作出限制。实际上德国放弃无限制潜艇战的主要原因，是对英法没有造成致命的后果。当时德国潜艇数量不多，1915年整年中，德国海军使得世界商船损失总计130多万吨。但是，仅英国商船总量就达2000万吨。
而到1917年，德国已拥有142艘潜艇，德方估计，如果这时实施无限制潜艇战，那么，第一，6个月将使英国求和；第二，这6个月内美国还不会成为严重的军事因素；第三，即使美国参战，潜艇将使美军不能到达欧洲。结果没有一条推测是正确的，尽管确实造成了严重的损失。2—4月，击沉各国船只数直线上升，共计319万吨，英国占119万吨。2—8月，德国潜艇掌握制海权。
