Командование Центральных держав постаралось также вытеснить русских из Польши, Литвы и Прибалтики. В июне австро-германские войска вышли на линию Люблин — Холм, а после прорыва из Пруссии и форсирования реки Нарев они уже с тыла угрожали русским армиям в Польше. Летом 1915 г. русские войска вели оборонительные бои, стараясь вовремя уйти из-под удара и не допустить окружения. 5 июля Ставка приняла решение об отводе армий на восток для спрямления фронта. Однако отступление продолжалось в течение всего августа. Осенью фронт установился по линии Западная Двина — Двинск — Барановичи — Пинск — Дубно — Тарнополь — р. Прут. Занятие немцами Галиции, Польши, Литвы, Западной Белоруссии и Курляндии было серьезным ударом по политическому престижу монархии. Стремясь найти выход из положения и веря в свое божественное предназначение, Николай II берет на себя Верховное главнокомандование, что вызвало негативную реакцию в политических кругах, но отговорить царя не было никакой возможности. Назначенный начальником Генштаба генерал М. В. Алексеев фактически руководил Ставкой, расположившейся в Могилеве.
В решении геополитических задач России большое значение имела Дарданелльская десантная операция Антанты (февраль 1915 — январь 1916 г.), проводившаяся для отвлечения турецких войск с Кавказского фронта. Слишком активная подготовка англичан к операции напугала Петроград. Это привело к оформлению в марте — апреле 1915 г. ряда договоров, по которым Англия и Франция соглашались на передачу России Константинополя с прилегающей к нему территорией. Однако и морская часть операции, и высадка на Галлиопольском полуострове оказались неудачными. В итоге войска союзников были переброшены на Салоникский фронт.
1915 г. принес самый большой урон русской армии за время войны — около 2,5 млн убитыми, ранеными и пленными. Потери неприятеля составили более 1 млн человек. И все-таки противнику не удалось решить свои стратегические задачи: окружить в «польском мешке» русскую армию, покончить с Восточным фронтом и заставить Россию выйти из войны, заключив сепаратный мир. Важно отметить, что успеху немецких войск на Восточном фронте способствовала минимальная активность союзников на Западном фронте. Только бои итальянской армии при Изонцо против Австро-Венгрии оказали определенную помощь России. Военное положение стран Антанты несколько ухудшилось в 1915 г. в результате вступления в войну на стороне Германии Болгарии и последовавшего разгрома Сербии. Общим итогом военной кампании 1915 г. явилось сохранение для центральных держав борьбы на два фронта. Страны Антанты наращивали материальные резервы, но беспокойство всех государств вызывали большие, невосполнимые людские потери.
Военная кампания 1916 г. В первые два года войны подготовка операций не согласовывалась странами Антанты, но в канун 1916 г. на 2-й межсоюзнической конференции в Шантильи была предпринята попытка выработки общего плана. Идея русского Генштаба об обязательной союзнической поддержке наступлениями, даже в случае их неполной готовности, той армии, которая будет неожиданно атакована неприятелем, вызвала противодействие представителей других стран, в том числе Франции. Из этого следовало, что основную ношу военных тягот и в 1916 г. придется нести России. Дальнейшие попытки добиться более согласованных действий реализовать не удалось, так как созыв очередной конференции опередило немецкое наступление в районе Верденского выступа, являвшегося опорой французского фронта. Утром 21 февраля (нов. ст.) началась Верденская битва, названная «мясорубкой». Почти за год боев в ней погибло 600 тыс. немцев и 350 тыс. французов. Это были невиданные до той поры потери в одном сражении. Немцы так и не смогли взять крепость, как и не смогли предотвратить наступление англо-французских войск на реке Сомме. Усилия Антанты поддерживало наступление итальянских войск при Изонцо.