Параллельно Верденскому сражению с 1 июля по 18 ноября 1916 г. развернулась битва на Сомме, где три французские и две британские армии в составе 64 дивизий перешли в наступление с целью прорвать позиционную оборону немцев. Главный удар наносился на фронте протяжённостью 45 км группировкой из 39 дивизий при поддержке 1,7 тыс. тяжёлых орудий и 200 самолётов. Артиллерийская подготовка длилась семь дней. Только в полосе наступления одной из французских армий было выпущено 2,5 млн снарядов. Деморализованная пехота немцев отступила, и французские войска смогли захватить первую и вторую линии траншей. Однако германское командование не допустило прорыва, успев подтянуть к берегам Соммы всё новые и новые резервы. Ситуацию не смогло изменить даже применение танков.
15 сентября англичане впервые провели танковую атаку немецких позиций, захватив две деревни и продвинувшись вперёд на 4—5 км. Из 49 подготовленных танков только 18 приняли в ней участие, остальные либо застряли в грязи, либо вышли из строя из-за поломок. Таким образом, несмотря на численное превосходство, в том числе в авиации, преодолеть позиционный фронт немцев на Сомме союзники так и не смогли. Продвижение их армий вперёд составило около 10 км на фронте в 35 км. Потери англо-французских войск в этой операции составили 794 тыс. человек. Немцы потеряли 538 тыс. человек.
Одновременно немецкому и австро-венгерскому командованию пришлось заниматься ликвидацией Брусиловского прорыва. Для этого пришлось снять с Западного и Итальянского фронтов 30,5 пехотных и 3,5 кавалерийских дивизий. Впрочем, наступление австрийцев в Италии начало затухать ещё до того, как русские войска перешли в наступление.
Важнейшим результатом этого русского наступления стало решение ранее колебавшейся нейтральной Румынии вступить в войну на стороне Антанты, принятое под непосредственным влиянием успеха А. А. Брусилова.
27 августа король Румынии Фердинанд I объявил Австро-Венгрии войну. Однако румынская армия не выдержала удара австрийских, немецких и турецких войск, входивших в состав Дунайской армии под командованием фон Макензена. За четыре месяца почти вся Румыния, включая столицу Бухарест, была занята противником. Потери румын превысили 200 тыс. человек. России пришлось в спешном порядке создавать новый (Румынский) фронт, протяжённостью около 500 км, куда были отправлены 35 пехотных и 11 кавалерийских дивизий. Это крайне отрицательно сказалось на общем положении русской армии.
В то же время на Кавказском фронте русские войска действовали успешно, последовательно проведя четыре наступательные операции, четыре месяца почти вся Румыния, включая столицу Бухарест, была занята противником. Потери румын превысили 200 тыс. человек. России пришлось в спешном порядке создавать новый (Румынский) фронт, протяжённостью около 500 км, куда были отправлены 35 пехотных и 11 кавалерийских дивизий. Это крайне отрицательно сказалось на общем положении русской армии.
В то же время на Кавказском фронте русские войска действовали успешно, последовательно проведя четыре наступательные операции, продвинувшись на глубину до 250 км и захватив города Эрзурум, Трапезунд, Огнот и Эрзинджан.
В целом результаты кампании 1916 г. были более благоприятны для Антанты. Германия и Австро-Венгрия утратили стратегическую инициативу и перешли к обороне на всех фронтах. К этому добавилось постепенное исчерпание людских резервов стран германской коалиции: Австро-Венгрия увеличила призывной возраст до 55 лет, Турция — до 50.