经过1914年几个月的激战，交战双方的人力、物力损耗都很大，西部战线形成胶着状态。当时，许多人认为，要突破西线已不可能。于是在协约国方面有人主张：派英、法军队到巴尔干半岛去开辟新战场，与自己的盟国俄国联系起来，持这种见解的被叫做“东线派”；反对这种主张，仍坚持在西线进攻以求突破的，被叫做“西线派”。另外，当时英国海军大臣丘吉尔则主张派海军去进攻达达尼尔海峡和加利波利半岛，威逼君士坦丁堡，以阻止土耳其夺取苏伊士运河和进攻埃及。
德国因西线作战不利，也改变了战略，把战争重心移向东线。德军计划在东线进行两个连续准备乘火车开往前线的俄部队的战役，以达到下列战略目标：第一，突破俄军防线，迫使俄国单独媾和；第二，控制巴尔干半岛，打开直接通往土耳其的道路，割断俄国与其盟国的联系，把俄国孤立起来，第三，把小亚细亚变成进攻埃及和印度的跳板及作战基地，控制地中海的海上交通线。
俄国的军事计划则准备命令其西北战线部队占领东普鲁士和维斯瓦河下游；西南战线部队从喀尔巴阡山攻入奥匈帝国，突入西里西亚，打开通向柏林、维也纳和布达佩斯的道路。
1915年1月至3月，在东线发生了几次大规模的战斗。俄军占领了喀尔巴阡山隘口，驻守普热密斯尔要塞的12万奥匈军队向俄军投降，但俄军再次进攻东普鲁士时却被德军击败。
1914年英国大舰队装备上先进的电子产品5月，德奥集中了18个师和2000门大炮的强大兵力，由德国将军麦根逊指挥，在俄军西南战线长达30公里的地方发动进攻，突破俄军战线。俄军被迫全线退却，到9月中，俄军阵线才稳定下来。五个月当中，俄国丧失了波兰、立陶宛、波罗的海沿岸的部分地区，俄军伤亡达85万人，被俘达90万人。沙皇尼古拉二世撤了尼古拉耶维奇大公最高统帅的职务，自任最高统帅。德、奥军队不敢贸然深入俄国境内，故德军迫使俄国投降和单独媾和的战略目标没有达到。到9月底，东线又趋沉寂，以后进入了阵地战。
同年4月间，英、法还派遣一支8万人的远征军在达达尼尔海峡的最南端登陆，占领了加利玻利半岛的南端，但在德国将领指挥下的土耳其军队阻止了英法军队的前进。8月，英国又派了10万军队登陆，在占领了17公里宽、4公里深的狭长地带后，进路又为土耳其军队所阻。1915年底，英军不得不放弃占领达达尼尔海峡的计划，将部队撤走。
意大利于1915年5月底参加协约国方面作战。它原是同盟国的成员之一，但在战争爆发后宣布中立。意大利统治阶级狡猾地向交战双方讨价还价，看谁能满足它的领土要求，就参加到哪一方作战。经过谈判，协约国答应了意大利的领土要求。1915年4月26日，英、法、俄、意四国在伦敦签订了秘密协定。根据这个协定，战后，意大利可以得到蒂罗尔南部、特伦的诺、的里雅斯特、伊斯特里亚、达尔马提亚和小亚细亚的部分领土。5月23日，意大利向奥匈宣战。
意大利参战，对整个战局并没有发生重大影响。从6月6日到12月23日，意大利出动了39个师，在依崇佐河畔举行了四次进攻，损失了几十万人，但未取得什么成就。
1915年，交战国双方都在继续进行争取保加利亚的斗争。保加利亚统治阶级也乘机向双方讨价还价，它要求得到马其顿和多布鲁查；同盟国同意了它的领土要求。保加利亚看到同盟国在东线的胜利，以为德、奥必胜，于是在1915年9月3日，同德、奥、土签订了军事协定，决定参加同盟国方面与协约国作战。
结成同盟的三国君主画像保加利亚参战后，9月底，同盟国在奥、塞边境集中了35万德、奥军队，在保、塞边境集中了30万保加利亚军队，准备给塞尔维亚以致命的打击。塞尔维亚只有25万军队在抵抗德、奥、保三国军队。10月5日，德、奥军队在麦根逊将军的指挥下，从北面进攻，占领了贝尔格莱德，把塞军压向南方。12日，保军从东面进攻，切断塞军退往希腊的道路。塞军被迫从阿尔巴尼亚和门的内哥罗之间的山间小道退往亚得里亚海；有十万名士兵和平民，因饥饿、寒冷和敌军飞机的轰炸死在道路上，另外10万人克服了重重困难才到达了海岸，以后又转移到希腊的科孚岛，继续组织抗战。在第一次世界大战中，只有塞尔维亚的斗争具有民族解放的性质，是正义的；但是，塞尔维亚却被同盟国军队占领，一直到大战结束。
德舰队司令施佩将军在西线，交战双方为配合东线战场，也展开了多次恶战。1915年初，英、法联军按照法军总司令霞飞的计划，进行了若干次进攻，企图突破德军阵线，迫使德军退到马斯河对岸来结束战争；结果，损失了几10万士兵的生命，却一无进展。在4月间的伊普尔战役中，德军第一次使用了毒气，英、法军队骤不及防，遭到巨大损失。在这之后，英、法也使用了化学武器。这一年，德国齐伯林飞艇开始轰炸英国，这是历史上远距离对敌人大后方的第一次轰炸。战争初期，双方已把飞机用在军事上，但主要是用于侦察和指挥炮兵射击，以后才较大规模地用在战争中。