德軍佔領巴黎之後，能不能迅速推進，擊潰英法聯軍，結束西線的戰鬥，這是德國「施利芬計畫」成功的關鍵。對德國的勝利，段祺瑞等親德將領很有信心，但袁世凱和李經述認為，德軍恐怕沒那麼容易結束西線的戰爭。李經述下令蔣百里等中國的軍事觀察員密切關注歐洲的戰爭，隨時電報回報最新戰況，以便中國的軍隊在亞洲伺機而動。
果然不出李經述所料，德軍攻佔巴黎之後，自己也變得疲憊不堪。連續幾個月的戰鬥，讓前線的德軍饑渴難忍，很多士兵累了，精疲力竭躺在光禿禿的大地上，心中只有一個願望，早點結束戰爭。德軍後勤補給線拉得太長，克虜伯大炮炮彈也打光了，他們最終沒能包圍和殲滅撤退中的英軍和法軍的主力。儘管法軍傷亡慘重，但仍然有八十萬英法聯軍逃脫了德軍的圍剿。
9月20日，夜間濃霧，大部分法軍和英軍靠浮橋或部分炸毀的橋樑渡過了埃納河，在右邊的城市布爾科曼和左邊的城市韋尼澤爾登陸。法國第五集 團軍剩餘的主力在貝里奧巴克渡過埃納河，佔據了東面最高點謝曼德達姆，這是一座峻岭，按法國國王路易十四為他女兒造的一條皇室馬車路命名，英法聯軍沿整個西戰線都設立了聯絡點，便不再退卻，開始安營紮寨！
八十萬英法聯軍退到了貢比涅和貝里奧巴克之間，這裡是絕佳的防禦陣地，一條約有一百英尺寬、十二英尺到十五英尺深的河流蜿蜒向西，兩岸的低洼地延伸了一英里，突然上升為一條三、四百英尺高的懸崖，然後又緩緩下降到與法國高原相齊。
法軍第五集 團軍駐守在離山頂兩英里的較高的北面高原，藏身在覆蓋著正面和斜坡的濃密的灌木叢後面，幾條深長而狹隘的小路以直角插入懸崖，如果有追擊的德軍，德軍便會暴露於非常危險的境地，法軍在這可以俯臨德軍，無論是步槍還是火炮，有著非常廣闊的射擊視野。
在霧夜的夜色掩護下，追擊的德軍朝著通向北部高原的小路前進，當濃霧在明朗的陽光下消散時。德軍便遭到英法聯軍交叉火力的無情掃射，那些突入山谷得不到霧障保護的人，被子彈射穿，而在沿河的灌木叢那邊，德軍也遭到了英軍和法軍火炮的襲擊。
德軍這時沒有退卻，一線步兵倒下了，第二線步兵繼續前進，與英法聯軍推進得越來越近。在第二線散兵後面二百碼，出現第三批和第四批人群。法軍的炮兵瘋狂射擊，德軍並不畏懼，第五線和第六線散兵，秩序井然，有同樣考慮周詳的非常精確的間隔。德軍經過良好訓練，連犧牲都有壯觀的表現。雙方僵持戰鬥了一天，都很疲憊了，但沒有一方推得動另一方，而且沒有一方想退卻。
德軍和英法聯軍的對抗被地形固定在一條狹長的地帶上，9月22日，英國遠征軍司令約翰·弗倫奇爵士下令全部英國遠征軍掘壕狙擊德軍，可惜沒有挖掘工具可用。於是，英國士兵們到附近的農場和村莊搜索鶴嘴鋤、鐵鍬和其他工具。當時的英國部隊沒有經過陣地戰的訓練，在地上挖淺坑，最初只是想提供掩蔽。不久，英軍的壕溝就挖深到七英尺左右，其他防護措施包括偽裝和在壕壁上打孔，然後用木頭支撐起來。
法軍和德軍也開始就地挖塹壕。於是，西線的戰鬥就成為塹壕戰，長達四百多英里固定的、彎曲的、往往呈鋸齒形的連續塹壕，從比利時的海峽城鎮紐波特開始，向南伸展數百英里，在努瓦榮折向東南，經過蘭斯、凡爾登、聖米耶爾和南錫，然後再折向南面，到貝耳福以東二十英里的瑞士北部邊界。頭幾個月挖掘的小型臨時戰壕很快變得更深且更複雜，逐漸地變成了大面積的防守工事。敵對雙方的戰壕之間的空地稱為「無人區」，它的寬度在不同的戰場之間也不同。在西線戰場上，無人區一般為100至300碼寬。
塹壕戰對德軍來說也是新鮮的，他們的訓練和裝備旨在打一場在六周內獲勝的運動戰，他們有攻城榴彈炮，於是把大量炮彈射入協約國的軍隊的壕溝，熟練地使用迫擊炮、槍榴彈和手榴彈，使德軍能給英法士兵以重大殺傷，而英法士兵既無這些武器的訓練，又沒有手榴彈等武器。
手榴彈的歷史悠久，其實最先是中國人發明的。15世紀歐洲出現了裝黑火藥的手榴彈，當時主要用於要塞防禦和監獄。17世紀中葉，歐洲一些國家在精銳部隊中配備了野戰用手榴彈，並把經過專門訓練使用這種彈藥的士兵稱為擲彈兵。到19世紀，隨著槍炮的發展和城堡攻防戰的減少，手榴彈曾一度受到冷遇，英法聯軍中很少使用。由於塹戰壕的興起，德軍便投入了木柄手榴彈，德軍還使用探照燈、照明彈和潛望鏡，很快就適應了這種塹壕戰。英軍和法軍只好讓政府加快從中國採購了大量木柄手榴彈。
但是，嚴謹的德國人的防禦工事建造非常出色，他們建造的掩蔽物和據點位於地下深處，防炮彈並且空氣流通，他們還首先使用了「深層防禦戰略」，即在幾百碼寬的前線交戰區中修建一系列孤立的陣地，而不是一個連續的壕溝，每個陣地都可以為它的相鄰陣地提供炮火支援，而且德軍壕溝的兩側會用沙袋，木架和鐵絲網進行加固，壕溝內的地面通常會被鋪上木板。
而重武器的短缺，妨礙了英軍和法軍的攻擊，他們漸漸處於劣勢。英法聯軍不停發射六十磅重炮彈的炮，其威力才足以從埃納河南岸轟擊德軍的炮兵陣地，但這些炮在口徑、射程和數量上都比德國炮差，同德國的八英寸榴彈炮相比雖有遜色。英軍和法軍每向德國人發射一發炮彈，德軍就回射二十發炮彈。英軍和法軍的防禦火力只有步槍，和分配給每營的兩挺機槍。但英國正規軍都是優秀的射手，幾乎能與德國的機槍和手榴彈匹敵。
在意料不到的三周塹壕戰後，德軍和英法聯軍傷亡都很重，不得不放棄了正面襲擊。當時的塹壕戰非常慘烈，每個真正參加了戰鬥的士兵想要不負傷就活下來幾乎是不可能的。實際上，許多士兵負傷不止一次。當時的醫療還很原始，救命的抗生素還沒有被發現，相當輕微的傷也可以因感染和壞疽而致人於死地。
所以德軍也打得筋疲力盡，在戰鬥的最後幾天，晚上還下了一場大雨，很多德軍沒有穿雨衣，站在大雨里繼續戰鬥，身體一旦到了塹壕之外，子彈就呼嘯而來。交戰雙方都想通過一次大戰來決定勝負，結束戰爭，於是，這個決戰的地點便選在了法國東北部的凡爾登。
凡爾登在巴黎盆地的邊緣，默茲河畔，在法國洛林大區的西北角，戰略地位十分重要。拿下凡爾登，德軍就控制了通往蘭斯、亞眠、阿拉斯的鐵路中轉站，德國就可以很快橫掃法國東部，並且可以把這個佔領區和比利時佔領區連接在一起，很快向法國運兵。於是，德軍對凡爾登發動了一次巨大規模的攻擊：德軍總參謀長施利芬下令調集德軍前線所有大炮，對凡爾登附近狹窄的三角地帶連續轟擊10多個小時，將這一小塊地區的森林、山頭、英法軍的戰壕都夷為平地，隨後，德軍以6個師兵力向前推進。
取代霞飛接任法軍總參謀長職務的老將加利埃尼意識到，一旦丟失凡爾登，整個法國就危險了，他命令法國所有部隊死守凡爾登，寧可戰死，不能後退。同時，他說服了英國遠征軍司令弗倫奇爵士，十萬英國遠征軍也不再後撤，同法軍一同堅守凡爾登！
交戰雙方投入巨大，法國一共投入75個師，約1140000人，德國投入50個師，約1250000人，這註定是一場傷亡巨大的戰役，當時的報紙用「凡爾登絞肉機」來形容這場戰爭的殘酷！
在凡爾登戰役中，德國副參謀長小毛奇決定採用一種全新的戰術，即以強大的炮火摧毀敵人的陣地和絕大部分人員裝備，然後以步兵實行鞏固和佔領。德國從俄國前線、巴爾幹半島和克虜伯兵工研製搜集了大量火炮，運到了凡爾登前線。這些火炮多達1400門，其中有600餘門是重炮，包括當時最重型的420毫米口徑的榴彈炮，其發射的重磅炮彈，可以將任何堅固的工事炸得粉碎。
戰鬥一開始，德軍炮兵團就以猛烈的炮火轟擊凡爾登要塞，1000餘門大炮如雷霆一般轟擊，撕天裂地的「轟隆」炮擊，震得前線很多法軍士兵直接失聰，直接喊著「我什麼也聽不見了」，就跑出陣地，還有一些士兵直接被震成活死人。也就是說，巨大的爆炸聲，讓士兵毫無外傷下因腦震蕩當場死亡、被炮彈炸至死無全屍、被戰友四散的身體殘肢擊傷。法國凡爾登要塞司令貝當指揮守軍和增援來的軍隊拚命抵抗，但因增援部隊只趕來兩個師，加上他自己的兩個師，總共才有四個師的兵力，頭一天就被德軍推進了6公里，不過總算穩住了陣腳。
但是，凡爾登之戰每天都很慘烈，在於戰場狹小，戰線不足15英里，交戰雙方都死傷甚巨。待法國援軍趕到之後，雙方開始了拉鋸戰，數以千計炮彈在空中亂飛，法國的炮彈有時也落在德軍中央。部分德軍滿身是泥土和血，一個接一個倒下，整個山谷猶如一座火山。出口都被屍體堵塞了。
德軍未在頭三個星期一舉拿下凡爾登，後勤補給跟不上，彈藥用