新年伊始，德、奧兩國就決定在東戰場南北兩個方向發動攻勢。1月22日，開始德、奧為逼退俄軍，救出被圍困的普熱米什爾要塞的守軍，同俄軍在喀爾巴阡山區血戰兩個月，迫使俄軍向普魯特河和德涅斯特河撤退。由於俄援軍趕到，德、奧軍前進受阻。3月22日，俄軍攻克堅守達半年之久的普熱米什爾要塞，12萬奧軍繳械投降。雙方都未在喀爾巴阡山地區達到預期目標。
俄軍西北方面軍準備在2月下旬發起攻勢，佔領東普魯士。右翼第10、12集團軍擔任主攻；左翼第1、2、5集團軍在維斯瓦河西岸待機。德軍也計畫於2月上旬，在這一地區發動進攻，第10、第8集團軍擔任進攻。德軍先下手為強，於2月7日、8日兩天，第8、第10軍團先後投入對俄軍第5集團軍的包圍作戰。俄軍遭此意外打擊後，很快向涅曼河、博伯爾河一線敗退，德軍迅速插入其後方，將俄軍第5集團軍中的第20軍包圍在奧古斯托夫森林，於2月22日全殲該部。3月2日，俄軍第1、第12、第10集團軍轉入反攻，德軍被阻止在中涅曼河、博伯爾河、那累夫河之線，冬季交戰結束了。俄軍向東普魯士的進攻計畫流產了，德軍也沒有達到圍殲俄軍西北方面軍右翼的目標。
魯登道夫與法金漢在東線作戰問題上產生分歧，前者堅持認為應從東普魯士方向採取大迂迴的方法繞過波羅的海岸的俄軍北翼，通過維爾納插入俄軍深遠後方，切斷那裡通往波蘭的幾條主要鐵路線，在加里西亞的德、奧部隊配合下，合圍前凸在波蘭中部的俄軍東線主力。參謀總長法金漢認為魯登道夫這種南北相距400英里的鉗形攻勢很難奏效，在德皇支持下，法金漢決定對俄軍實施中央突破，在維斯瓦河與喀爾巴阡山之間發動攻擊。5月2日，德軍馬肯森的第11集團軍在得到從西線調來的4個軍的加強後，在果爾利策一舉突破俄軍第3集團軍的防線，在以後一個多月的交戰中，俄軍損失慘重，節節敗退。德、奧軍隊渡過桑河、德涅斯特河，收復普熱米什爾要塞，在6月22日，佔領利沃夫。俄軍重創之下，被迫退出加里西亞。馬肯森名聲大噪，升為元帥。
為配合馬肯森部隊的繼續東進，7月13日，德軍加爾維茨的第12集團軍開始在北面進攻，經10天激戰，俄軍敗退，德軍渡過那累夫河進逼俄軍後方重鎮謝德耳策。德軍貝洛第10集團軍也在7月14日向米塔瓦方向的俄軍第5集團軍進攻，德軍佔領了立陶宛大片領土，但德軍並未達到殲滅俄軍普列韋第5集團軍的目的，只是將其擊退到西德維納河上。德、奧軍隊頻頻得手的進攻使戰場勢態對俄軍十分不利，北面的德軍已威脅俄軍中央集團的後方，俄軍所據守的波蘭地區位置向西突出，三面受敵，有被對方合圍的危險。於是，俄軍統帥部不得不下令全面撤退，8月5日，德軍佔領華沙，但並未達成法金漢消滅其主力的目標，9月中旬，他只好允許魯登道夫以有限的兵力在北面發動迂迴進攻。早已等得不耐煩的魯登道夫閃電般切斷從維爾納到德維斯克的鐵路線，但此刻俄軍戰線已經收縮，從波羅的海岸的里加到羅馬尼亞邊界的柴爾諾維茲，戰線由圓弧拉成直線，因此有足夠的預備隊來應付魯登道夫的攻擊。而德軍因遠離後方基地而攻勢漸衰，東線上的秋季交戰也告結束。
俄軍的失敗主要是武器彈藥的嚴重缺乏，士兵、軍官的素質不如德軍強，當取得加里西亞勝利後，遠途進軍，因波蘭境內鐵路狀況落後，使自己的後勤陷於困境。在前線，成千上萬沒有槍支的士兵在戰壕里等著接受因別人死傷而留下的槍支。火炮是當時戰場上具有決定性的武器，但每到關鍵的交戰地點，俄軍的火炮遠處劣勢。當俄軍接近德國邊界時，德軍正好充分發揮其邊境地區良好的鐵路交通網的作用，對敵實施有效的打擊，但此時正確的戰略似乎應採取魯登道夫的建議，對過於深入的東線俄軍主力實施合圍，從魯登道夫9月攻勢的效果來看，如果法金漢當初下決心這樣做，未嘗不能做到。事實上，俄軍雖然敗退了，卻沒有被消滅，他們的敗退像是向後滾雪球，越滾越大，越滾越緊，原先伸開的五指又收攏為拳頭，大批德軍反倒被吸在東線不能脫身。
馬恩河會戰後一個多月里，雙方都試圖從西面迂迴對方側翼，結果變成雙方向海邊的「賽跑」，戰線一直延展到北海沿岸，雙方都進入陣地戰，圓鎬鐵鍬阻止了最初的運動戰。10月8日，德軍攻克安特衛普，阿爾貝國王退守伊塞爾河（他一直在那裡堅守了4年，直到美軍參戰）。10月20日，新任德軍參謀總長法金漢調集重兵進攻伊普爾突出部的英軍陣地，猛攻10天不克，11月10日，德軍再次猛攻無效後，於11月25日轉入守勢。這就是所謂「第一次伊普爾會戰」，德軍死傷約13萬人，英軍損失近8萬人，法軍損失約17萬人。造成死傷人數巨大的原因是雙方指揮官的戰術觀念跟不上現代火力的發展速度，在狹窄的空間里，以傳統的密集步兵隊形，不停頓地衝擊由綿密火力網構成的對方陣地。這些現象在以後幾年裡一再重複。
到1915年初，西線呈典型的陣地對峙，第一道防線一般由兩三條彼此間隔100～150米的塹壕線組成，其正面，有時也在側翼圍上鐵絲網。防線陣地上構築避彈所、掩蔽部、機槍和火炮發射點，掩體之間由縱橫密布的交通壕連接，防線的個別地段築成環形防禦。在重要方向上，還在第一道防線後面3.5公里處構築第二道防線，並建立掩護側翼的斜切陣地。在防線的深遠後方設置築壘兵營，在此集結的部隊可隨時增援前線。
為打破僵持，迫使德軍向法、德邊界退卻，法軍統帥部於2月16日至3月17日發起香巴尼會戰，擔任主攻的法軍第4軍團在傷亡和失蹤9.1萬人後，連德軍第一道防線也未突破。在此期間，為配合法軍行動，英軍第1集團軍也在里爾西南發動進攻，佔領德軍一小塊陣地，但終因無法擴大突破口而停止了行動。4月5日至17日，法軍第1集團軍又在戰線右翼的韋夫爾谷地發動打擊，企圖以突然的快速行動消滅聖米耶爾突出部的德軍。經過12天的戰鬥，法軍傷亡6.4萬人，但一無所獲。
法軍攻勢剛被遏制，德軍第4軍團便於4月22日在伊普爾開始進攻。德軍利用順風之利，首次在戰場上使用化學毒氣罐，毒氣放了5分鐘，一人高的黃綠色濃煙向英軍第5軍陣地漫卷而來，目擊者稱：「當第一陣濃煙籠罩整個地面，人們悶得喘不過氣，拚命掙扎時，最初的感覺是吃驚，隨之便是恐懼，最後軍隊中一片慌亂。還能行動的人拔腿就跑，試圖跑在徑直向他們追來的氯氣前面，但多數人是徒勞的。」德軍依靠毒氣出奇制勝，打開了一個3.5公里寬的缺口，但德軍預備隊沒有及時跟上來，因而沒能發展突破，直到5月12日會戰結束，德軍付出巨大傷亡，也只是略微擴大了一點突破口，遠未達到目標。
為報復德軍在伊普爾的行動，同時應東線正在敗退的俄國的請求，英法聯軍於5月3日發起阿圖瓦會戰，擔任主攻的法軍第10集團軍和英軍第1集團軍，分別從阿拉斯和內夫－夏佩爾地區向杜埃總方向進攻，以求達到中央突破，為陣地戰發展成運動戰創造條件。聯軍的其他部隊和過去的會戰一樣，在各自據守的地段採取佯動以迷惑對方。這次會戰斷斷續續進行了6個星期，結果是法軍奪到7公里寬、3.4公里縱深的一小塊土地，英軍奪到6公里寬、900米縱深的土地。英法聯軍傷亡13.2萬人卻遠遠未能達到會戰目標。此戰德軍也傷亡7.3萬人。
上述行動失敗後，法、英兩國決心於秋季在香巴尼和阿圖瓦兩地再次發動大規模攻勢。8月底，法軍最高統帥部通過本國政府使英國政府承認，法軍總司令對法國境內的聯軍所有兵力的戰鬥行動享有進行總指揮的優先權。英軍總司令則有權選擇執行法國所擬定計畫的手段。9月25日，在經過兩個半月秘密準備之後，法軍第2、第4集團軍在香巴尼展開攻勢。雙方兵力情況是，法軍以42個師和3000門火炮對德軍21個師和1500門火炮。與此同時，法軍第10軍團和英軍第1軍團也在阿圖瓦拉開戰幕，這兒的兵力是英、法32個師和2500門火炮對德軍16個師和1200門火炮。10月中旬，雙方都打得筋疲力盡，英、法聯軍停止了兩地的進攻，兩地會戰的結局是：法軍在香巴尼佔領了德軍第一道防線上正面22公里寬、縱深3.4公里的一小塊地盤，在12公里正面上接近了德軍第2道防線。在阿圖瓦，法軍攻佔了一塊正面9公里、縱深2公里的地段，英軍攻佔了一塊正面6公里、縱深3公里的地段。法軍傷亡20萬人，英軍傷亡7.4萬人，德軍傷亡14.1萬人。同法國統帥部實施戰略大突破，解放全部法國國土的目標相比，協約國聯軍的收穫實在微不足道。
秋季會戰雙方都使用了化學毒氣彈和燃燒彈，步兵進攻之前，進行了好幾天的連續炮擊，耗費炮彈幾百萬發。火炮群射擊由氣球和飛機通過無線電進行校正。為測定對方炮兵位置，測聲和地形測