В прорыв была введена конница. Одновременно 1-й Кавказский корпус возобновил атаки с фронта, и турки заметались — русские выходили им в глубокий тыл, грозя перерезать пути отхода. Ещё державшиеся форты превращались в ловушки.
Турецкие части начали спешно оставлять форты. Сам Эрзурум оборонять уже никто не стал. Вся 3-я турецкая армия с турецким и немецким командованием во главе устремилась в бегство. В 5 часов утра 16 февраля русские части Кавказской армии без боя вошли в Эрзурум.
В результате этого сражения турецкая 3-я армия была разгромлена полностью. Она потеряла больше половины своего состава: 66 тысяч человек убитыми и ранеными, 13 тысяч пленными.
Было взято также 9 знамен и 323 орудия. Русская армия потеряла 2339 убитыми и 6 тысяч ранеными. Взятие Эрзурума открыло русским путь на Трабзон.
После захвата Эрзерума русская армия продолжила наступление.
В ночь на 19 февраля русские войска штурмом взяли укрепленный город Битлис. Несмотря на упорное сопротивление турецких войск, которые дрались на артиллерийских позициях и на улицах города, город был захвачен.
В плен было взято около тысячи человек, трофеями русских войск стали 20 орудий, артиллерийский склад, 5 тысяч винтовок и значительные запасы продовольствия.
Командовали войсками командир 2-й Кавказской казачьей дивизии Дмитрий Абациев и начальник армянских добровольческих формирований Андраник Озанян.
Одновременно русский Приморский отряд, прорвав вражеские позиции на реках Архаве и Вицесу, вышел на дальние подступы к важному морскому потру Трабзону.
Наступление русских войск вдоль морского берега поддерживалось огнем корабельной артиллерии Черноморского флота.
В наступление перешел и экспедиционный корпус Баратова. Рейды русских казаков серьёзно помогли британским войскам, которые вели тяжелые бои с турками на юге Месопотамии.
Под ударом русской конницы оказалось Багдадское направление, и османское командование не смогло перебросить войска из Месопотамии на Кавказский фронт.
Прямым продолжением Эрзерумской операции стала Трапезундская. Её провели силами Приморского отряда (15 тыс. человек) под началом Владимира Ляхова при поддержке кораблей Батумской военно-морской базы под командованием капитана 1-го ранга Римского-Корсакова. Черноморский порт Трапезунд был важной турецкой транспортной базой, через которую поддерживалась связь 3-й армии со Стамбулом.
К тому же захват Трапезунда облегчал положение правого фланга Кавказской армии. В начале апреля началась активная фаза операции, Приморский отряд начал методичное наступление, продвигаясь с боями до 5 км в сутки, выдавливая турецкие войска.
Оборону противника на западном берегу реки Карадера была прорвана при помощи Черноморского флота — огонь вели один линкор, два эсминца, два миноносца и несколько других кораблей.
Одновременно флот высадил десант в Ризе и Хамургяне — две Кубанские пластунские бригады с артиллерией (18 тыс. человек).
Турецкий флот не смог помешать этой операции. 5 апреля Трапезунд заняли без боя. Гарнизон города разбежался по окрестным горам.
Захват Трапезунда заметно улучшил снабжение правого фланга русской армии. Здесь стали создавать крупную армейскую тыловую базу.
Для её защиты был создан Платанский укрепленный район. Туда перебросили две третьеочередные пехотные дивизии, сформированные около Мариуполя.
Юденич из них организовал 5-й Кавказский армейский корпус. Как показали последующие события, это была своевременная мера, опередившая турецкое наступление.
Юденич был из тех полководцев, которые большое внимание уделяли техническим новинкам (радио, авиация). Авиационный отряд не подвел русского командующего, летчики обнаружили передвижения крупных сил вражеской пехоты и конницы.
Османское командование не смирилось с поражениями и планировало вернуть Эрзерум и Трапезунд.
Стамбул готовил мощный удар. Турецкие войска были значительно усилены — с 11 дивизий их довели до 24.
На усиление 3-й армии морем перебросили 5-й и 12-й корпуса, доведя её состав до 15 дивизий. Армию возглавил Вехиб-паша.
Одновременно на правый фланг фронта, в долину Евфрата, перевозились по Багдадской железной дороге части 2-й армии Ахмет Изета-паши (дарданелльского победителя).
В состав 2-й армии входили: 2-й, 3-й, 4-й и 16-й корпуса.
Однако сосредоточение 2-й армии замедлялось плохими коммуникациями, соединениям приходилось идти своим ходом 250–600 верст от станций выгрузки до мест сосредоточения.
3-я турецкая армия должна была перейти в наступление в июле на широком фронте Трапезунд — Эрзерум и сковать русские войска.
Главный удар наносила 2-я армия. Она наносила удар в стык между 1-м и 4-м Кавказскими корпусами — на Гассан-Калу, а затем зайти в тыл к Эрзеруму с юго-востока.
Османское командование планировало отбить Эрзерум, а при большой удаче окружить и уничтожить основные силы Кавказской армии.
Но русская разведка обнаружила перемещения войск противника. К тому же объявился перебежчик — майор турецкого генштаба, черкес по происхождению, раскрывший замыслы противника, сообщивший полную картину устройства турецкого тыла и группировки войск.