p>Na esperança de desviar a força alemã do ataque de Verdun na Frente Ocidental, os russos abriram galantemente mas prematuramente uma ofensiva a norte e a sul do Lago Naroch (Narocz, a leste de Vilna) a 18 de Março de 1916, e continuaram até 27 de Março, embora tenham ganho muito pouco terreno a grande custo e apenas por um curto período de tempo. Em Julho, regressaram aos preparativos para uma grande ofensiva. O golpe principal, foi planeado, deveria ser entregue pelo grupo central de exércitos de A.E. Evert, assistido por um movimento de entrada do exército de A.N. Kuropatkin no sector norte da frente. Mas ao mesmo tempo, o grupo do exército do sudoeste de A.E. Brusilov foi autorizado a fazer um ataque supostamente desviante nos seus próprios sectores. No caso, o ataque de Brusilov tornou-se de longe a operação mais importante da ofensiva.
Surprised by the Austrians’ Asiago ofensiva em Maio, a Itália apelou prontamente aos russos para acção no sentido de retirar as reservas do inimigo das frentes italianas, e os russos responderam avançando novamente o seu calendário. Brusilov comprometeu-se a iniciar o seu ataque a 4 de Junho, no entendimento de que o Evert’s deveria ser lançado 10 dias mais tarde.
Então começou uma ofensiva contra a Frente Oriental que seria o último esforço militar realmente eficaz da Rússia imperial. Popularmente conhecida como a ofensiva de Brusilov, teve um sucesso inicial tão surpreendente que reavivou sonhos Aliados sobre o irresistível “rolo compressor” russo. Em vez disso, a sua realização final foi soar o toque de morte da monarquia russa. Os quatro exércitos de Brusilov foram distribuídos ao longo de uma frente muito ampla, com Lutsk no extremo norte, Tarnopol e Buchach (Buczacz) no sector central, e Czernowitz no extremo sul. Tendo atingido primeiro nos sectores de Tarnopol e Czernowitz em 4 de Junho, Brusilov em 5 de Junho apanhou os austríacos totalmente de surpresa quando lançou o exército de A.M. Kaledin em direcção a Lutsk: as defesas desmoronaram-se de imediato, e os atacantes abriram caminho entre dois exércitos austríacos. Com o desenvolvimento da ofensiva, os russos tiveram igualmente sucesso no sector de Buchach e no seu empurrão para Bukovina, que culminou com a captura de Czernowitz. A 20 de Junho, as forças de Brusilov tinham capturado 200.000 prisioneiros.
Evert e Kuropatkin, contudo, em vez de atacar de acordo com o plano acordado, encontraram desculpas para a procrastinação. O chefe do estado-maior russo, M.V. Alekseyev, tentou assim transferir as reservas deste casal inerte para Brusilov, mas as comunicações laterais dos russos eram tão pobres que os alemães tiveram tempo de reforçar os austríacos antes que Brusilov fosse suficientemente forte para aproveitar ao máximo a sua vitória. Embora as suas forças em Bukovina tenham avançado até às Montanhas dos Cárpatos, uma contra-ofensiva dos alemães de Alexander von Linsingen no sector de Lutsk verificou o progresso russo no ponto decisivo. Outros impulsos russos a partir do centro da frente de Brusilov foram lançados em Julho; mas no início de Setembro perdeu-se a oportunidade de explorar a vitória do Verão. Brusilov tinha expulsado os austríacos da Bucovina e de grande parte do leste da Galiza e tinha-lhes infligido enormes perdas de homens e equipamento, mas, ao fazê-lo, tinha esgotado os exércitos russos em cerca de 1.000.000 homens. (Uma grande parte deste número era constituída por desertores ou prisioneiros). Esta perda minou seriamente tanto a moral como a força material da Rússia. A ofensiva de Brusilov teve também resultados indirectos de grande consequência. Primeiro, tinha forçado os alemães a retirar pelo menos sete divisões da Frente Ocidental, onde poderiam ser poupados das batalhas de Verdun e Somme. Segundo, apressou a infeliz entrada da Roménia na guerra.
Desprezando o atraso militar da Roménia, o governo romeno de Ionel Brătianu declarou guerra contra a Áustria-Hungria em 27 de Agosto de 1916. Ao entrar na guerra, a Roménia sucumbiu às ofertas dos Aliados de território austro-húngaro e à crença de que as Potências Centrais estariam demasiado preocupadas com outras frentes para montar qualquer riposta séria contra uma ofensiva romena. Cerca de 12 das 23 divisões da Roménia, em três colunas, começaram assim a 28 de Agosto um lento avanço ocidental através da Transilvânia, onde no início só havia cinco divisões austro-húngaras para se oporem a elas.
A riposta das Potências Centrais foi mais rápida do que o progresso da invasão: A Alemanha, Turquia e Bulgária declararam guerra contra a Roménia em 28 de Agosto, 30 de Agosto e 1 de Setembro, respectivamente; e Falkenhayn já tinha planos preparados. Embora o aborto do seu programa geral para o ano tenha levado à sua substituição por Hindenburg como chefe do Estado-Maior alemão a 29 de Agosto, foi aprovada a recomendação de Falkenhayn para que Mackensen dirigisse um ataque búlgaro ao sul da Roménia; e o próprio Falkenhayn foi ao comando na frente transilvana, para o qual foram encontradas cinco divisões alemãs, bem como mais duas divisões austríacas, como reforços.
As forças deackensen da Bulgária invadiram a ponte Turtucaia (Tutrakan) no Danúbio a sudeste de Bucareste a 5 de Setembro. O seu avanço subsequente para leste, para Dobruja, fez com que os romenos mudassem as suas reservas para esse bairro em vez de reforçar a sua empresa transilvana, o que, por sua vez, foi interrompido. Falkenhayn rapidamente atacou: primeiro no extremo sul da frente de 200 milhas, onde atirou uma das colunas romenas de volta ao Passo Roter Turm (Turnu Roşu), depois no centro, onde a 9 de Outubro derrotou outra em Kronstadt (Braşov). Durante um mês, contudo, os romenos resistiram às tentativas de Falkenhayn de os expulsar do Vulcano e Szurduk (Surduc) passa para o Walachia. Mas pouco antes de a neve do Inverno bloquear o caminho, os alemães tomaram os dois passes e avançaram para sul até Tîrgu Jiu, onde conquistaram mais uma vitória. Depois Mackensen, tendo virado para oeste a partir de Dobruja, atravessou o Danúbio perto de Bucareste, para onde convergiram os seus exércitos e o de Falkenhayn. Bucareste caiu a 6 de Dezembro, e o exército romeno, uma força aleijada, só pôde voltar a cair para nordeste na Moldávia, onde teve o apoio tardio das tropas russas. As Potências Centrais tinham acesso aos campos de trigo e poços de petróleo da Roménia, e os russos tinham mais 300 milhas de frente para defender.