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黄帝纪年4613年（公元1916年）初，德意志帝国统帅部决定把战略重点西移，德军总参谋长法金汉将打击目标定在法国境内著名要塞凡尔登。凡尔登是协约国军队战线的突出部，它像一颗伸出的利牙，对深入法国北部的德军侧翼形成严重威胁，德、法在这里曾有过多次交手，但德军皆未能夺取要塞。如果此次德军能一举夺取凡尔登，必将沉重打击法军士气。同时，占领了凡尔登，也就打通了德军迈向巴黎的通道，占领了巴黎，法国就不攻自灭了，剩下的英、俄两军就不足为惧了。
从1月开始，法金汉就悄悄结集部队准备攻击凡尔登，同时，德国明目张胆地向香贝尼增兵，做出要在香贝尼发动攻势的姿态。法军总司令霞飞果然上当了。自开战第一年德军无力攻克凡尔登而转移进攻方向之后，法国人就认为凡尔登要塞已经过时，霞飞在次年即停止强化要塞。而此时德军向香贝尼移动的动作使霞飞异常警惕，他认为德军会向香贝尼进攻，然后从这里进军巴黎。德国人正在继续往凡尔登方向悄悄结集兵力。随着结集迹象的渐渐明显和暴露，英法联军终于弄清了德军的真正意图。霞飞慌了神，火速下令向凡尔登增兵。但到2月21日，仅有两个师赶到凡尔登。而这一天，德军开始向凡尔登进攻。德军炮兵团以猛烈的炮火轰击凡尔登要塞，然后发起了冲锋。凡尔登战役的序幕拉开了。德军的1000门大炮如雷霆一般轰击着，轮番的冲锋一浪高过一浪。凡尔登要塞司令贝当指挥守军和增援来的军队拼命抵抗。但因增援部队只赶来两个师，加上他自己的两个师，总共才有四个师的兵力，头一天就被德军推进了6公里。不过总算稳住了阵脚。
战斗对于法军来说是艰苦的。德军有27个师，1000门大炮，而法军只有11万人，270门大炮。但好歹算抵住了德军的进攻。待法国援军（主力为法英日，芬兰、以色列还在继续休整）赶到之后，双方开始了拉锯战。德军未在头天一举拿下凡尔登，已经失去了战机，双方都在向凡尔登增兵，摆开了决一死战的阵势。激战到4月，法军的兵力已与德军相当。德国人急了，由皇太子亲征，并首次使用了毒气弹。但法军仍将德军的攻势一次次阻止在要塞前。7月，德军发起了最后一次进攻高潮，但仍被法军抵挡住，到秋天，法军开始反攻了。
凡尔登战役两大军事集团（南线基本稳定后，奥匈派了2个集团军来到西线）双方投入了近300万兵力，伤亡人数共计达140多万。
协约国军队为突破德军防御，以便转入运动战，同时减轻凡尔登方向德军对法军的压力。当时战线由南向北，在亚眠以东50多公里的地方穿过索姆河。德军在该地区构筑了号称“最坚强的”防线，包括三道阵地和一些中间阵地。主要阵地有坑道工事，阵地前面有多层铁丝网。守军为德军第2集团军，防御正面宽58公里，其第一线为19个师，预备队8个师（由于海外领地的存在及外籍劳工的入境，德国动员的兵力比原位面增加了40%）。以后兵力增加到102个师。
协约国方面原计划以法军担任主攻，但因凡尔登战役动用了法军大量兵力，改以英军为主。最初投入兵力为39个师（战役过程中增加到119个师，其中英国86个师，两个日本共投入25个师，以色列投入5个师，芬兰投入3个师），其中英军25个师，以第4集团军为主、第3集团军为辅，在索姆河北岸卡尔诺以北地区进攻，正面25公里；法军第6集团军14个师，跨索姆河在英军右侧进攻，正面15公里。英、法军炮兵和空军都占优势。采取对有限目标逐次攻击战法，企图通过消耗德军兵力达到突破的目的。为协调两军行动，规定每次进攻到达线不能自行超越。
从6月24日起，英、法军进行了7天的炮火准备，7月1日晨7时半步兵在炮火支援下发起进攻。当天法军和主攻方向上的英军都突破了德军第一道阵地，但英军左翼则毫无进展。英军以密集队形前进，遭到德军机枪和炮兵火力的严重杀伤，第一天即伤亡近6万人。英军右翼和法军占领了德军第二道阵地。
德军利用对方进攻的间歇，迅速调集兵力，加强纵深防御，并在一些地段上实施反击。协约国军队军于7月中、下旬再度发起进攻，南岸法军占领了第三道阵地，但未能发展为战役突破。协约国85个师第三次发起进攻，截至12日向德军纵深只推进了2～4公里。英军在进攻中首次使用坦克（年前从鲁国、曹国购买），共出动480辆，被德军击毁265辆，步兵的进攻速度因而有所增加，当天占领了第三道阵地的几个要点。在协约国这是第一次使用坦克。在9月下旬和11月的进攻中，英军又两次使用坦克，但数量较少，收效不大。
索姆河会战，是第一次世界大战中规模最大的一次战役。双方伤亡约200万人，其中英军45万余人，法军34万余人，其他协约国近40万人，德奥军80万人。英、法军未达到突破德军防线的目的，但钳制了德军对凡尔登的进攻，进一步削弱了德军实力。双方阵亡共199.2万人，是一战中最惨烈的阵地战，也是协约国上第一次把坦克投入实战中。
在西线陷入苦战命悬一线的法国请求俄国在东线发动进攻，迫使德国分兵。由于法国是俄国最大的资金和军火提供者，沙皇尼古拉二世同意了对方的请求，但俄国将军们却极力反对，因为俄军战斗力低下，主动进攻总是“损失很大，收获很小”，俄德两军的伤亡比基本处在5：1的水平（与之形成对比的是，西俄与德国的伤亡比基本处于1：1.5—1:2的水平）。
为了镇住持反对意见的将领，尼古拉二世把总参谋长布鲁西洛夫派到前线，兼任实力最强的俄国西南方面军的司令。经过一番分析，布鲁西洛夫决定不向德军进攻，而是集中兵力打击德国盟友奥匈帝国。布鲁西洛夫改变老套的“侧翼迂回，一个主攻方向进攻”的打法，推出“多点进攻，一点主打”战术，即在宽广战线上用一个集团军实施主要突击，再让其他几批部队在各自选好的地段同时进攻，从而迷惑敌军，分散其兵力，达成进攻目的。
当时，俄国西南方面军下辖第8、11、7、9集团军，布鲁西洛夫将主要突击任务交给第8集团军，同时命令其他集团军自行选定多个突破地段，立即着手在这些地段上展开土工作业。这样，整个方面军同时在20至30处开始进攻准备，使奥军无法判断出其主要突击方向。当时，布鲁西洛夫的四个集团军拥有40个步兵师和15个骑兵师，共有步兵57万人，骑兵6万人，火炮1938门；对面的奥军则拥有39个步兵师及10个骑兵师，共有步兵45万人，骑兵3万人，火炮1846门。虽然俄军兵力占优，但优势并不大，按照当时的主流观点，俄军根本无力突破奥匈军队的大纵深防线。
6月4日，俄军沿着322千米的战线展开全面进攻，他们取消了长时间的炮火准备，仅在一轮炮火急袭后就发起冲锋。令奥军意想不到的是，俄军几乎在所有方向上都发起进攻，俄军步兵率先撕开奥军第2、4集团军之间的防线结合部，当奥军司令斐迪南大公慌忙投入预备队封堵缺口时，负责主攻的俄国第8集团军却打垮了奥军第7集团军，继而由北向南迂回包抄了奥军第4集团军的后方。仅仅两天的功夫，俄军便全面突破了奥军第一道防御工事，奥匈帝国3个集团军被完全击溃，奥军士兵抛下武器，成群结队地向西溃逃。
6月8日，俄军夺取了奥军后勤物资中心卢茨克，可笑的是，直到这时，奥军司令斐迪南大公仍未搞清俄军的主攻方向在哪里，只好混在溃兵中间仓皇西逃。在俄军一反常态的进攻下，奥军全线崩溃，约20万人沦为战俘，一名被俘的奥国军官无奈地坦陈：“我奉劝所有的人，无论是谁，在任何时候都不要同他们（俄军）作战。”当俄军进攻势头在6月底暂告间歇时，俄军已占领了从乌克兰到罗马尼亚的大片土地，其前锋部队已经可以望见喀尔巴阡山口，一旦突破那里，奥匈帝国首都维也纳将唾手可得。
但到了这个时候，俄军后勤薄弱的“老毛病”又发作了。占领卢茨克后，俄国西南方面军已经消耗了大部分弹药和粮秣，仅在进攻发起日（6月4日）一天，俄军炮兵便将原本计划使用两周的炮弹耗尽，此后俄军大炮始终处于缺少炮弹的“半饥饿”状态。更悲惨的是，由于步枪数量不够，竟出现赤手空拳的俄军士兵手撕奥军阵地铁丝网的惨状。而在战略层面，由于布鲁西洛夫的进攻计划没有获得俄军其他高级将领的认同，友邻的俄国西、北两大方面军处于观望状态（西俄军队配属西方面军），令西南方面军呈现孤军深入的态势。
同盟国方面抓住时机，迅速调整部署。就在卢茨克失守的同一天，德军总参谋长法尔肯豪森与奥军总参谋长赫岑多夫达成协议，奥军通过国内紧急动员，拼凑出18个师，而德军从西线凡尔登战场抽出15个师，经铁路送往东线。到7月中旬，德奥联军已把战线稳定下来。德奥联军在法尔肯豪森指挥下，利用俄国三大方面军之间不能协同作战的弱点，将主力摆在西南战线，专心应对布鲁西洛夫新一轮攻势。
面对此消彼长的实力变化，布鲁西洛夫改变策略，他要求部队在新一轮的进攻中不要“像原先那样无节制地战斗”，而要保存有生力量。但是当7月28日第二轮攻势发起后，充满胜利欲望的俄军士兵向德奥联军阵地发起一次次“人海冲锋”。由于缺乏炮火支援，俄军士兵遭到德奥联军机枪和速射炮的猛烈射击，他们就像待收割的庄稼那样被成片打倒。许多没有步枪的俄军士兵在徒手攀爬铁丝网时被划得浑身鲜血淋淋，随后又被德奥联军的机枪打死，战斗演变成一场单方面的“屠杀”。战至9月20日，俄军所有参战部队都丧失进攻能力，整个攻势最终于9月底宣告结束。
