经过一个月的激烈战斗，到11月11日，因气候恶劣而双方罢战。此为第一次伊普尔战役。
此后，双方形成了一条稳定的战线：一条是从凡尔登向两边延伸，西至努瓦茶，再转向北到海边；另一条是从凡尔登向南绕过圣米耶尔突出部，大致沿当时的法德边界到瑞士边境。这条战线在以后的几年间没有多大移动。战争形成僵局，双方相持不下，各自挖掘战壕，开始了阵地战。
俄军在东普鲁士战场即俄国的西北战线的战绩可是十分的不佳，尽管他们以令人惊奇的速度给法国提供了救援，但它的作战计划却几乎不存在。在没有地图和有效侦察的情况下，他们在8月中旬贸然派出两支部队深入无路可行的森林和沼泽地带，互相无法增援，因而被较弱的德军一一全部歼灭，俄军损失25万人，其统帅因此也于29日夜自杀。这倒给两个人带来了好处，一个是德国第八军司令官保罗·冯·兴登堡将军，这一仗使他变成了民族英雄；另一个是参谋长伊里奇·冯·鲁登道夫将军，他因此也赢得了桂冠。
但是在抗击奥匈帝国的战争中俄军却表现得不错。在加里西亚的奥地利边界上，双方军队在激烈的血战中都遭到了重大的伤亡。到了9月，实在招架不住的奥匈帝国部队撤退到了喀尔巴阡山，俄军全部占领了东加里西亚和布科维纳。接着，俄军又接连进行了华沙—伊凡哥罗德之战和罗兹之战，连连取胜。3个多月，俄军歼灭了40万奥匈帝国军队。到12月中旬，亦因气候恶劣，天气酷寒，双方都停止了进攻。于是同西线一样，也呈现了近于阵地战的状态。
至此，战争已进行了5个月，德国人“6个星期内取得西线胜利，3至4个月时间结束整个战争”的史里芬计划，无异于痴人说梦。而且战争还造成了前所未有的伤亡，仅西线战场法军损失90万人，德军损失75万人。在南线，奥匈军队8月和12月两次进攻塞尔维亚未能获胜，共损失7600名军官和27.4万名士兵；塞军虽然收复了贝尔格莱德，但也付出了沉重的代价，在两次战役中共损失兵员13.2万人，所余兵力已不足10万人。
新武器的试验场
西线战局呈现胶着状态后，德国企图把主力转向东方，突破俄国战线，迫使俄国单独媾和。1915年，东线展开了激烈的战斗，5月至11月间，俄军伤亡和被俘总数达173万，损失惨重。在此期间，西线英法军队对德军频频发动进攻，在陆海空各个战场上，各种新式武器和秘密武器纷纷亮相，战争的局势演变得越发复杂。
1914年下半年，除了欧洲三条战线外，战争也扩展到了世界其他地区。土耳其参战以后，英国就乘机宣布埃及脱离土耳其，成为它的保护国，接着又攻入美索不达米亚，占领巴格达，进兵巴勒斯坦、叙利亚和阿拉伯。在非洲，英国军队相继占领了多哥、喀麦隆、德属西南非洲和东非洲等德国殖民地。日本对德宣战后，在英国的协助下趁火打劫，占领了德国在太平洋上的殖民地马绍尔群岛、加罗林群岛和马利亚纳群岛，同时侵入中国山东半岛，占领了德国的租借地青岛。
1914年的海上作战规模不大。10月1日，德国太平洋舰队在智利海峡外击沉英国军舰，但12月8日却在福克兰群岛水域被英国舰队击败。此后，德国舰队不得不避入北海军港。
进入1915年，德奥同盟军于1月底通过的德奥年度战局计划规定：在西线，从新港到瑞士边境700公里长的陆地上进行积极防御；在东线，德奥军队联合作战，迫使俄国投降，然后将军队调往西线，歼灭英法军队。然而在1至3月的战役中，双方互有胜负，并没有达到德奥的预期效果。而德国力图实现其战略意图，继续向东线增兵。5月2日，德军以优势兵力，在西加里西亚的果尔利策镇西发起楔形攻击。俄第三集团军的正面防御当日即被突破。德军拼命扩大突破口，攻势更为凌厉。虽然俄军派去大量增援部队，但也无济于事，很快被德奥军各个歼灭。俄守军只得丢弃阵地，于5月14日撤至桑河与德涅斯特河一带，遂又与尾追而来的德奥重兵展开激烈血战。17日，德军攻占雅罗斯瓦夫，大举渡河东进。可是，意大利在23日对奥匈帝国宣战，由于奥匈帝国分兵拒敌，遂使德奥联军进攻势头暂时有所减弱。6月15日，经过喘息调整的德奥军又恢复向俄军进攻，22日攻下莱姆堡（利沃夫）。持续52天的果尔利策战役宣告结束。
这5个月的战争结果，俄国虽然失利，并放弃了波兰、立陶宛、波罗的海沿岸各省的一部分土地和沃沦地区，但德奥并未取得决定性的胜利，所以，未能实现其将东线兵力调往西线的最初设想。相反，由于俄军的节节败退，不仅没被消灭，还牵制着德奥军将战线大幅度东移。
在西线，英法军队对德军多次发动进攻，但都未能奏效。
德军为了反击英法联军的进攻，并掩护部队向东线调动，于4月22日发动了伊普尔战役。
其时，德军参谋总长法尔根汉公然违反海牙国际公约，下令德军首次使用所谓“秘密武器”———氯气弹。这种有毒气体比空气重1.5倍，人吸入后很快就会头晕目眩，呼吸紧张，紧接着便口角流血，四肢抽搐，窒息而死。
在伊普尔战场上，英法军队1.5万人因吸入毒气而中毒，其中1万多人丧生。由于英法军中毒而引起的混乱，英第五集团军和法第20军之间出现了一个3.5公里长的缺口。但因毒气未散尽，德军没敢乘虚而入。匆忙间，英军用汽车调运来4个步兵师和炮兵部队将缺口重新堵上，使德军失去了突破和取得胜利的良机。
为了减轻东线俄军的压力，9月，英法联军在阿土瓦和香槟再次发动进攻。这一次英军也使用了毒气，但互相争斗的结果均不理想。所以，从11月开始，西部战线逐渐沉寂下来，双方再次转入阵地对峙。
这一时期，西线战场成了各种新兵器和新战术的试验场。除了毒气，德国使用了喷火器和大威力火炮等新兵器，战术上采用了强击队，支援冲击的移动拦阻射击法即徐进弹幕射击法。法国使用了新型轻机枪和400毫米超重炮，采取炮火反准备、野战筑城工事与永备筑城工事相结合的筑垒地域配系和防御战斗的新集群战术。英国则在这次战役中试着投入了秘密武器“坦克”。这种在战场上首次出现的怪物令德军惊慌不已，仅牛刀小试，近万人就因它而成了俘虏。到1918年它就真正驰骋纵横称雄于疆场了。从此以后，坦克就成为历次常规战争中的重要进攻武器，也成了第二次世界大战中的攻坚力量。
还有战壕，它既是残酷的战争留在地球上的一道道疤痕，也是人类相残的印记和象征。第一次世界大战中，在瑞士和北海之间750公里范围内的法国和比利时的土地上都留下了这种疤痕。这是一种复杂的防御系统，将士们不仅要靠它保障自己的生命安全，而且要在里面吃喝拉撒睡。安全和健康能否有保证，都取决于战壕挖得如何。精疲力竭的工兵整日不停地挖着。他们把战壕挖得蜿蜒曲折，四通八达，甚至把坑道挖到了敌人的工事下面。
在1915年，陆地上在拼命厮杀的同时，海水中的潜艇战亦相当突出，这也是史无前例的事。这年2月，德国就开始采用无限制的潜艇战，其目标包括商船甚至客船，试图摧毁英国的经济，从而迫使它投降。还在5月7日将从美国返航的英国邮轮“卢西塔尼亚”号击沉，造成1198人死亡，其中就有128名美国人。美国公众愤怒了。协约国以此事件希望美国人能对德宣战。闯了祸的德国人也十分惧怕美国的反应，只得宣布放弃潜艇战，但是为时已晚。
在第一次世界大战中，起初很少有人认识到飞机的军事潜力，它的主要用途是侦察。但当大战结束时，前线的空军已拥有了10000多架飞机，并且证明它们拥有与攻击性武器同样的价值。
“凡尔登绞肉机”
1916年初，德军在西线对法国东北边境的战略据点“凡尔登突出部”实施强攻。法尔根汉把此役称之为“处决地”，目的是逼迫法国在那里投入全部兵力，然后加以歼灭，使法国因军事上的崩溃而投降。双方共投入132个师的兵力，死伤近100万人。此役因此又有“凡尔登绞肉机”之称。
1916年的战争重点再次移至西线。西线的第一次重大战役是凡尔登大战，这是持续时间最长的一次决定性战役。
凡尔登，作为法国东北边境的著名要塞，是法国整个国防线的支撑点。它地处马斯河水路交通要冲，又有16条铁路和公路通过，是法军前线最大的交通枢纽，也是巴黎的西北入口。正因为如此，德国参谋总长法尔根汉断定，法国人必将倾其全力誓死保卫它。这样，德军就可凭借强大力量将法军歼灭于此。他甚至在年初时公开叫嚣：“要让法国把血流尽！”
这时，法军总司令霞飞正忙于准备索姆河战役，无暇顾及离巴黎200多公里的凡尔登要塞。再说凡尔登要塞异常坚固，它筑垒地域正面宽达112公里，由四道纵深防御阵地组成，而第四道防御阵地则由凡尔登要塞的永久工事和两个堡垒地带构成，当时的驻军有4个师10万多人。
德军为了集中优势兵力压倒对方，法尔根汉下令把俄国、巴尔干半岛前线以及克虏伯兵工厂的大炮，全部集中到进攻阵地周围。
在12公里长的战线上，排列着近千门大炮，前沿阵地还配备有5000多个掷雷器。进攻的兵力有10个师27万人，是防守凡尔登法军的近3倍。
2月21日8时12分，德军的排炮奏响了凡尔登战役的序幕。近千门大炮以每小时10万发的发射速度，把铺天盖地的炮弹倾泻在凡尔登的野战防御阵地上，这里一片火海。紧接着，德军又用13门16.5英寸口径的攻城榴弹炮，把一颗颗重磅炮弹射向要塞最坚固的第四道永久工事上。伴随着掷雷器发射的装有100多磅高爆炸药和金属碎片的榴散弹频频爆炸，法军整段整段的堑壕被夷为平地。
经过12小时猛烈轰炸之后，德军又用5.2英寸的小口径高速炮，以步枪子弹的速度发射霰弹，对法军阵地上乱跑乱叫的法军进行扫射。并用喷火器把法军前沿阵地变成火海，飞机也第一次参加了战斗。
