戰爭爆發後，德軍總參謀長毛奇於8月4日命令德軍進攻比利時要塞，從北部突入法國，企圖從背後打擊法軍主力，以達到用閃電戰擊敗法國的戰略目標。至8月9日，德軍成功攻佔比利時全境，並且驅逐比利時境內的法軍回法國境內。此後，德軍分兵五路攻向法國北部，法軍失守，被迫後撤。9月3日，德軍已進逼巴黎，法國政府被迫撤退至波爾多。法軍和英軍被迫向南撤退，德軍侵入法國，向其心臟地區推進。雙方在巴黎近郊馬恩河至凡爾登一線爆發馬恩河戰役，結果兩敗俱傷，德軍只得轉為戰略防禦，固守安納河一線，戰爭演變為陣地戰。接著，雙方爆發了奔向海邊的運動戰，結果英法聯軍大敗。德軍成功奪取法國東北部的廣闊領土，但始終無法截斷英法兩國的運輸線。雙方隨即再爆發佛蘭德會戰，但雙方均無重大軍事成果，戰事進入膠著對峙狀態。協約國聯軍根據商討的計畫，決定1916年在西線、東線和義大利戰線對同盟國發動進攻。同盟國方面，德國決定將進攻重點再次轉向西線，力圖打敗法國。德軍統帥選擇法國的凡爾登要塞作為進攻目標。凡爾登是協約國防線的重要據點，對德軍深入法國、比利時有很大威脅，凡爾登又是通往巴黎的據點和法軍陣線的樞紐。1916年2月21日，德軍以猛烈炮火連續轟擊，將這一小塊地區的森林、山頭、戰壕夷為平地，開始了歷時10個多月的凡爾登戰役。被稱為「凡爾登的救星」的法國著名將領貝當就是在此期間擔任法軍總司令，帶領法國與德國對戰，被視為民族英雄，1918年升任法國元帥。10?12月，法軍在凡爾登調集部隊，開始反攻，奪回大部分失地。德軍進攻戰略宣告失敗。凡爾登戰役是大戰中期的決定性戰役，也是第一次世界大戰的轉捩點。德國妄想殲滅法軍主力，以迫使法國投降的戰略計畫終未能實現。從此德奧軍轉入防禦，加以德軍士氣低落、國內反戰聲浪高漲，德國統治階級內部矛盾趨於尖銳，戰爭情勢開始倒向不利同盟國的一面。1918年初，歐洲大部分地區民生物資已嚴重缺乏，有些地區人民甚至生活無著。戰爭初期各國人民為國家民族爭取光榮的豪情壯志，在戰爭後期已消弭殆盡。無論百姓或士兵都希望早日脫離戰爭的苦海，恢復往昔的和平安逸的生活。這種期盼，以俄國人民為最。1917年11月，列寧以「和平、麵包和土地」為口號，推翻了臨時政府，建立蘇維埃政權。俄國退出第一次世界大戰。1917年4月，美因海洋航行自由權為德破壞，乃對德宣戰。美國宣戰後，開始全國總動員，動員範圍包括士兵征集訓練、武器的生產儲備、海軍艦隻的大量建造。經過半年的整頓軍備，1918年春天，美軍大量投入歐洲戰場，協助協約國作戰。一戰開打之際，正值中國北洋政府時期。以親日派段祺瑞為首的國務院派為獲取協約國和日本貸款，主張從速參戰。以總統黎元洪為首的親美派主張暫緩參戰，藉以觀察美國態度。1917年2月，美國與德國斷交後，建議中國採取一致行動。英法兩國也鼓勵中國參戰。日本原本擔心中國參戰會與自己處於平等地位，而失去繼承德國在中國山東權益的機會，故力阻中國參戰。後來因與英、法、俄締結秘密條約，取得歐洲對日本承襲德國原有在華權益的承諾，才轉而支持中國參戰。這是此後中國境內發生五四運動的背景。1917年 8月14日，中國北洋政府正式對德、奧宣戰，數十萬中國青年被運送到歐洲戰場充當勞工。