Штурм начинается 10 февраля. Продвижение идет медленно; его тормозит отчаянное сопротивление противника. 19-го русские войска достигают Бейук-Дере, 4-го взята Атина, 10-го — Риза. Штурм Эрзерума дает основание Юденичу потребовать от Ляхова начать наступление на Трапезунд. Через этот порт турки получают большую часть подкреплений и снаряжения. В этот момент Ставка передала в распоряжение Кавказской армии 1-ю и 2-ю пластунские бригады. Юденич направляет их Ляхову. Посаженные на суда в Новороссийске, эти бригады будут доставлены в район боевых действий. 28 марта русские берут Офф. 8 апреля Юденич переносит свой командный пункт на торпедоносец и берет на себя руководство операцией. Наконец, 18-го русские входят в порт. «В целом кампания на кавказском фронте была завершена. Взятие Эрзерума и Трапезунда, выход к озеру Ван и в долину Мус, разгром 3-й армии, от которого она так и не оправится, — все задачи, поставленные перед Кавказской армией, были выполнены» (Масловский).
В это время турки планируют ответную масштабную операцию. «Потеря Эрзерума и обширной территории показалась турецкому командованию настолько показательной, что оно решило подготовить крупную операцию, способную решительным образом изменить ход кампании» (Лиман фон Сандерс). Многочисленные подкрепления усиливают 3-ю армию, которая уже насчитывает пять армейских корпусов. Командование поручено Вехиб-паше. 2-я армия, одержавшая победу при Дарданеллах, также направлена против русских. Она состоит из четырех корпусов. Командует ею лучший турецкий военачальник — маршал Ахмет-Иззет-паша. Пока 3-я армия будет сковывать основные силы русских, 2-я, продвигаясь по маршруту Кигуи — Эрзерум — Гасан-Кала, совершит широкий охват русских войск. Наступление начнется в апреле, когда 2-я армия завершит сосредоточение. Однако ее передислокация столкнется с рядом трудностей, и армия будет готова к наступлению только в июле. К этому времени 3-я армия уже будет разбита русскими. Юденич разгадал замыслы противника. Он решает разгромить одну до ее соединения с другой.
26 июня Вехиб-паша бросает в атаку 5-й корпус. Прорыв удался, и турки продвигаются до Оффа, обходя с тыла район Трапезунда. Именно в этот момент Юденич начинает запланированную операцию против 3-й армии. Пока 5-й Кавказский армейский корпус и 2-й Туркестанский контратакуют противника во фланг, основные силы Кавказской армии переходят в наступление. На фронте в 200 км происходит ожесточенное кровопролитное сражение. Оно продлится весь июль. Но уже к 10-му русские берут верх. В этот же день они занимают Мамахатун. 14-го пал Байбурт, 20-го сдается Ардас. 18-го в районе Рушди Сибирская казачья бригада великолепной атакой прорывает фронт отступающего противника. 23 июня взят Калкит, а 25-го русские овладевают Эрзинджаном. Наши продвинулись на 150 км, захватили 17 тыс. пленных, разгромили и дезорганизовали 3-ю турецкую армию. «7 июля русские атаковали центр 3-й армии, а 8-го ее правое крыло было опрокинуто. Отступление превратилось в бегство, русская кавалерия прорвала фронт в двух местах. Так русские опередили турецкое командование в его планах и полностью разгромили 3-ю армию до того, как было завершено сосредоточение 2-й армии. В панике тысячи солдат бежали в тыл» (Лиман фон Сандерс).
Как только вырвана победа у Эрзинджана, Юденич усиливает 4-й Кавказский армейский корпус, ведущий бои с передовыми соединениями 2-й армии. 2 августа Ахмет-Иззет-паша переходит в атаку. Против шести русских дивизий он сосредоточивает 11 своих, и к тому же в его войсках очень высокий моральный дух. Сначала атака развивается успешно, турки захватывают Мус и Битлис, но наши оказывают все более сильное сопротивление. После ожесточенных боев 2-я армия остановлена на Эрзерумской дороге. К 15-му инициатива переходит к русским, а неприятель, потеряв свой наступательный порыв, отступает по всему фронту.
В сентябре русские полностью восстановили первоначальное положение на фронте. В результате произошедших сражений 2-я армия сократилась до трех корпусов. После последних неудач турки прекращают активные действия. Их войска сведены в группу армий маршала Ахмет-Иззет-паши, под началом которого оказываются две сильно поредевшие армии: 2-я (Мустафа-Кемаль-паша) и 3-я (Вехиб-паша). В них насчитывается всего 142 батальона и 41 эскадрон против 247 батальонов и 236 эскадронов, которые были в конце 1916 г.