德军占领巴黎之后，能不能迅速推进，击溃英法联军，结束西线的战斗，这是德国“施利芬计划”成功的关键。对德国的胜利，段祺瑞等亲德将领很有信心，但袁世凯和李经述认为，德军恐怕没那么容易结束西线的战争。李经述下令蒋百里等中国的军事观察员密切关注欧洲的战争，随时电报回报最新战况，以便中国的军队在亚洲伺机而动。
果然不出李经述所料，德军攻占巴黎之后，自己也变得疲惫不堪。连续几个月的战斗，让前线的德军饥渴难忍，很多士兵累了，精疲力竭躺在光秃秃的大地上，心中只有一个愿望，早点结束战争。德军后勤补给线拉得太长，克虏伯大炮炮弹也打光了，他们最终没能包围和歼灭撤退中的英军和法军的主力。尽管法军伤亡惨重，但仍然有八十万英法联军逃脱了德军的围剿。
9月20日，夜间浓雾，大部分法军和英军靠浮桥或部分炸毁的桥梁渡过了埃纳河，在右边的城市布尔科曼和左边的城市韦尼泽尔登陆。法国第五集团军剩余的主力在贝里奥巴克渡过埃纳河，占据了东面最高点谢曼德达姆，这是一座峻岭，按法国国王路易十四为他女儿造的一条皇室马车路命名，英法联军沿整个西战线都设立了联络点，便不再退却，开始安营扎寨！
八十万英法联军退到了贡比涅和贝里奥巴克之间，这里是绝佳的防御阵地，一条约有一百英尺宽、十二英尺到十五英尺深的河流蜿蜒向西，两岸的低洼地延伸了一英里，突然上升为一条三、四百英尺高的悬崖，然后又缓缓下降到与法国高原相齐。
法军第五集团军驻守在离山顶两英里的较高的北面高原，藏身在覆盖着正面和斜坡的浓密的灌木丛后面，几条深长而狭隘的小路以直角插入悬崖，如果有追击的德军，德军便会暴露于非常危险的境地，法军在这可以俯临德军，无论是步枪还是火炮，有着非常广阔的射击视野。
在雾夜的夜色掩护下，追击的德军朝着通向北部高原的小路前进，当浓雾在明朗的阳光下消散时。德军便遭到英法联军交叉火力的无情扫射，那些突入山谷得不到雾障保护的人，被子弹射穿，而在沿河的灌木丛那边，德军也遭到了英军和法军火炮的袭击。
德军这时没有退却，一线步兵倒下了，第二线步兵继续前进，与英法联军推进得越来越近。在第二线散兵后面二百码，出现第三批和第四批人群。法军的炮兵疯狂射击，德军并不畏惧，第五线和第六线散兵，秩序井然，有同样考虑周详的非常精确的间隔。德军经过良好训练，连牺牲都有壮观的表现。双方僵持战斗了一天，都很疲惫了，但没有一方推得动另一方，而且没有一方想退却。
德军和英法联军的对抗被地形固定在一条狭长的地带上，9月22日，英国远征军司令约翰·弗伦奇爵士下令全部英国远征军掘壕狙击德军，可惜没有挖掘工具可用。于是，英国士兵们到附近的农场和村庄搜索鹤嘴锄、铁锹和其他工具。当时的英国部队没有经过阵地战的训练，在地上挖浅坑，最初只是想提供掩蔽。不久，英军的壕沟就挖深到七英尺左右，其他防护措施包括伪装和在壕壁上打孔，然后用木头支撑起来。
法军和德军也开始就地挖堑壕。于是，西线的战斗就成为堑壕战，长达四百多英里固定的、弯曲的、往往呈锯齿形的连续堑壕，从比利时的海峡城镇纽波特开始，向南伸展数百英里，在努瓦荣折向东南，经过兰斯、凡尔登、圣米耶尔和南锡，然后再折向南面，到贝耳福以东二十英里的瑞士北部边界。头几个月挖掘的小型临时战壕很快变得更深且更复杂，逐渐地变成了大面积的防守工事。敌对双方的战壕之间的空地称为“无人区”，它的宽度在不同的战场之间也不同。在西线战场上，无人区一般为100至300码宽。
堑壕战对德军来说也是新鲜的，他们的训练和装备旨在打一场在六周内获胜的运动战，他们有攻城榴弹炮，于是把大量炮弹射入协约国的军队的壕沟，熟练地使用迫击炮、枪榴弹和手榴弹，使德军能给英法士兵以重大杀伤，而英法士兵既无这些武器的训练，又没有手榴弹等武器。
手榴弹的历史悠久，其实最先是中国人发明的。15世纪欧洲出现了装黑火药的手榴弹，当时主要用于要塞防御和监狱。17世纪中叶，欧洲一些国家在精锐部队中配备了野战用手榴弹，并把经过专门训练使用这种弹药的士兵称为掷弹兵。到19世纪，随着枪炮的发展和城堡攻防战的减少，手榴弹曾一度受到冷遇，英法联军中很少使用。由于堑战壕的兴起，德军便投入了木柄手榴弹，德军还使用探照灯、照明弹和潜望镜，很快就适应了这种堑壕战。英军和法军只好让政府加快从中国采购了大量木柄手榴弹。
但是，严谨的德国人的防御工事建造非常出色，他们建造的掩蔽物和据点位于地下深处，防炮弹并且空气流通，他们还首先使用了“深层防御战略”，即在几百码宽的前线交战区中修建一系列孤立的阵地，而不是一个连续的壕沟，每个阵地都可以为它的相邻阵地提供炮火支援，而且德军壕沟的两侧会用沙袋，木架和铁丝网进行加固，壕沟内的地面通常会被铺上木板。
而重武器的短缺，妨碍了英军和法军的攻击，他们渐渐处于劣势。英法联军不停发射六十磅重炮弹的炮，其威力才足以从埃纳河南岸轰击德军的炮兵阵地，但这些炮在口径、射程和数量上都比德国炮差，同德国的八英寸榴弹炮相比虽有逊色。英军和法军每向德国人发射一发炮弹，德军就回射二十发炮弹。英军和法军的防御火力只有步枪，和分配给每营的两挺机枪。但英国正规军都是优秀的射手，几乎能与德国的机枪和手榴弹匹敌。
在意料不到的三周堑壕战后，德军和英法联军伤亡都很重，不得不放弃了正面袭击。当时的堑壕战非常惨烈，每个真正参加了战斗的士兵想要不负伤就活下来几乎是不可能的。实际上，许多士兵负伤不止一次。当时的医疗还很原始，救命的抗生素还没有被发现，相当轻微的伤也可以因感染和坏疽而致人于死地。
所以德军也打得筋疲力尽，在战斗的最后几天，晚上还下了一场大雨，很多德军没有穿雨衣，站在大雨里继续战斗，身体一旦到了堑壕之外，子弹就呼啸而来。交战双方都想通过一次大战来决定胜负，结束战争，于是，这个决战的地点便选在了法国东北部的凡尔登。
凡尔登在巴黎盆地的边缘，默兹河畔，在法国洛林大区的西北角，战略地位十分重要。拿下凡尔登，德军就控制了通往兰斯、亚眠、阿拉斯的铁路中转站，德国就可以很快横扫法国东部，并且可以把这个占领区和比利时占领区连接在一起，很快向法国运兵。于是，德军对凡尔登发动了一次巨大规模的攻击：德军总参谋长施利芬下令调集德军前线所有大炮，对凡尔登附近狭窄的三角地带连续轰击10多个小时，将这一小块地区的森林、山头、英法军的战壕都夷为平地，随后，德军以6个师兵力向前推进。
取代霞飞接任法军总参谋长职务的老将加利埃尼意识到，一旦丢失凡尔登，整个法国就危险了，他命令法国所有部队死守凡尔登，宁可战死，不能后退。同时，他说服了英国远征军司令弗伦奇爵士，十万英国远征军也不再后撤，同法军一同坚守凡尔登！
交战双方投入巨大，法国一共投入75个师，约1140000人，德国投入50个师，约1250000人，这注定是一场伤亡巨大的战役，当时的报纸用“凡尔登绞肉机”来形容这场战争的残酷！
在凡尔登战役中，德国副参谋长小毛奇决定采用一种全新的战术，即以强大的炮火摧毁敌人的阵地和绝大部分人员装备，然后以步兵实行巩固和占领。德国从俄国前线、巴尔干半岛和克虏伯兵工研制搜集了大量火炮，运到了凡尔登前线。这些火炮多达1400门，其中有600余门是重炮，包括当时最重型的420毫米口径的榴弹炮，其发射的重磅炮弹，可以将任何坚固的工事炸得粉碎。
战斗一开始，德军炮兵团就以猛烈的炮火轰击凡尔登要塞，1000余门大炮如雷霆一般轰击，撕天裂地的“轰隆”炮击，震得前线很多法军士兵直接失聪，直接喊着“我什么也听不见了”，就跑出阵地，还有一些士兵直接被震成活死人。也就是说，巨大的爆炸声，让士兵毫无外伤下因脑震荡当场死亡、被炮弹炸至死无全尸、被战友四散的身体残肢击伤。法国凡尔登要塞司令贝当指挥守军和增援来的军队拼命抵抗，但因增援部队只赶来两个师，加上他自己的两个师，总共才有四个师的兵力，头一天就被德军推进了6公里，不过总算稳住了阵脚。