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.
Предполагалось, что главный удар из района Молодечно на Вильно будет наносить Западный фронт. Северный фронт должен был наступать от Двинска также на Вильно. Юго-Западному фронту предписывалось нанести вспомогательный удар из района Ровно на Луцк. Наступление следовало подготовить к началу мая, чтобы упредить возможную атаку противника. Однако подготовка затянулась, и Ставка перенесла наступление на конец мая. В итоге Юго-Западный фронт атаковал противника 22 мая (4 июня). На Северном было решено ограничиться демонстрацией наступления, а Западный должен бьи нанести главный удар на неделю позже Юго-Западного. Однако наступление армий Эверта неоднократно откладывалось и последовало лишь 19 июня (2 июля) под Барановичами, окончившись полной неудачей. К тому времени уже определился стратегический успех Юго-Западного фронта.
Брусилов знал, что австрийцы с помощью воздушной разведки непременно обнаружат подготовку к наступлению. И приказал рыть траншеи для сближения с противником — верный признак готовящейся скорой атаки более чем на 20 участках своего фронта. В результате противник так и не установил, где же будет главный удар, потому что направления главного удара фактически не было.