战争进入1916年，德军在东线和西线仍没有取得任何决定性的进展，两线作战的窘境让德国人开始感觉到巨大的压力。德军参谋总长法尔肯海因将军向德皇威廉二世建议，应将战场重点放到西线，从凡尔登打开突破口。
新的攻势
在法尔肯海因看来，虽然无法在一时半会将沙皇的军队全部消灭，但他们也不可能突破东线德军的防线，而英法两国的军队才是最危险的，虽然现在双方都被拖入了僵持的堑壕战中。他对威廉二世说：“法国在军事上的努力差不多已经用尽。如果能使它的人民清楚地认识到，就军事方面而论，他们已经再没有什么可以指望的了，转折点就会到来。”法尔肯海因希望能够将德军大部分兵力集中在协约国一个防御点上进行突破，从而瓦解他们全部的防御阵地，而凡尔登就是这个突破点的最佳选择。
凡尔登是法国东北部的一座小城，位于马斯河畔，地处丘陵环绕的谷地，西距巴黎225千米，东距梅斯58千米，有“巴黎钥匙”之称，历来是兵家必争之地。对法国人来说，它是一座防御能力超强的军事要塞，而且当时已成了一个凸入德军防线的战略要地。法尔肯海因要在这片土地上“使法国人把血流尽”，同时认为“为了保护这个地区，法国将不得不投入他们的每一个人”。一旦攻占这个要塞，德军就能迅速向巴黎挺进，而且沿途将不会再有任何坚固的防御工事与要塞。在巨大胜利前景的诱惑下，威廉二世很快同意了法尔肯海因的作战计划，并将此次行动命名为“处决地”，计划在1916年2月21日展开。
德军担任主攻凡尔登任务的部队是德国皇太子威廉指挥（皇太子是名义上的战役总指挥，很多关键性的作战决定是由80岁的陆军元帅戈特利布·冯·黑泽勒和克诺贝尔斯多夫将军作出的，法尔肯海因负责制订整个战役的作战计划）的第5集团军（辖7个军共18个师，1200余门火炮，约170架飞机；后增至50个师，约占西线德军总兵力的1/2）。其部署是：第7、第18、第3军（6个半师，879门火炮、202门迫击炮）在孔桑瓦至奥恩河15千米宽的正面实施主要突击，第5军掩护其左翼；第15军在奥恩河以南6千米处实施辅助突击，第6军在马斯河西岸采取牵制行动。在主攻方向上，德军步兵比法军步兵多2倍，炮兵多3.5倍。为达成战役的突然性，德军于该年1月在西线实施了一系列佯动，以迷惑协约国的判断。
面对德军即将到来的进攻，法国情报机关提供了一次又一次预警，但霞飞此时的注意力已完全被即将到来的索姆河战役吸引，所以并没有给予足够的重视。而且在列日要塞和那慕尔要塞被攻陷之后，霞飞认为凡尔登要塞在军事上已无用处，所以将这里的很多防御大炮都搬到其他地方的防御工事去了，凡尔登要塞的防御能力受到了极大削弱。法军凡尔登筑垒地域横跨马斯河两岸，正面宽112千米，纵深15千米至18千米；有四道防御阵地，前三道为野战防御阵地，第四道是由要塞永备工事和两个筑垒地带构成的坚固阵地，居高临下，易守难攻。法军第3集团军（辖11个师，630余门火炮，由F。埃尔将军指挥；后增至69个师，约占法军总兵力的2/3）5个师防守凡尔登以北地区，3个师防守凡尔登以东和东南地区，另3个师作为预备队配置在凡尔登以南马斯河西岸地区。
惨烈的战斗
1916年2月21日早上7时15分，德军开始为“处决地”行动进行炮火准备，1000多门火炮一起怒吼起来，并以每小时10万发的速度，铺天盖地地将炮弹倾泻到了凡尔登要塞外围的法军野战防御阵地上。刹那间，法军阵地变成一片火海。不久，德军又开始使用13门16.5英寸口径的攻城榴弹炮，将一颗颗重磅炸弹射向凡尔登要塞的第四道工事上，很快就将法军构筑的碉堡等工事夷为平地。经过前面数小时的狂轰滥炸，德军又开始用5.2英寸的小口径高速炮，以步枪子弹的速度发射霰弹，扫射在法军阵地上惊慌乱跑的法军士兵。经过上述反复打击之后，凡尔登要塞附近狭窄三角地带的地表工事完全被摧毁，森林被烧光，山头被大炮削平，法军阵地完全暴露出来了。16时45分炮击刚刚结束，德军6个步兵师就从宽度为10千米的战线发动了正面攻击。虽然残存的法军士兵进一次幸运的火炮偏射凡尔登战役后期的一天，位于马斯河上游的法军某炮兵阵地弹药所剩无几，炮兵伤亡过半，指挥官只得起用后勤人员临时顶替。一位年轻下士因为恐惧，在手忙脚乱中将一发炮弹打了出去。炮弹一出膛，胆小的下士失声叫道：“我的炮弹打偏了！”果然，德军阵地在东北方向，而炮弹飞向了西北方向。法军指挥官气急败坏地训斥起这位倒霉的下士。很快，射偏炮弹飞去的方向传来一声沉闷的爆炸，接着是巨大的连片爆炸，持续了30多分钟。原来，这枚炮弹居然幸运地击中了斯潘库尔森林里德军的一个重要秘密弹药补给基地，并成功穿过狭窄的通风口直捣弹药库，从而引爆了储备的全部弹药。于是，德军阵地上的许多大炮都因没有炮弹而变成一堆废铁，而这次火炮偏射也成了世界战争史上最幸运的一次攻击。
行了英勇抵抗，但最终还是没能挡住德军的进攻。经过四天的阵地激战，德军成功夺取了法军第一道、第二道、第三道防御阵地以及重要战役支撑点杜奥蒙堡，并俘虏了1万多名协约国士兵。
当法军在凡尔登作战失利的消息传来时，霞飞大吃一惊，不得不立即召开紧急军事会议商议对策。会议结束后，霞飞命令法军参谋总长立即赶往凡尔登督战，不惜一切代价死守阵地，等待后续部队的增援。同时，霞飞还任命第2集团军司令亨利·菲利普·贝当将军为凡尔登法军前线指挥官，调集一切可以动用的部队，在这里与德军进行决战。2月26日，贝当下令夺回杜奥蒙堡，但经过四天的激战仍然未能得手，于是不得不开始准备长期作战。自2月27日起，贝当利用唯一与后方保持联系的巴勒迪克-凡尔登公路，命令利用所有渠道向凡尔登调运部队和物资，一周内即组织3900辆卡车，运送人员19万、物资2.5万吨。得到及时增援的凡尔登法军稳定住了阵地，而德军则由于弹药消耗过大，战略预备队未能及时赶到，前线攻击力度骤减，从而丧失了突破法军最后一道阵地的最佳时机。
3月5日，德军开始扩大进攻正面并将主要攻击方向转移到马斯河西岸，企图拔掉此处的法军炮兵阵地，并从西面包围凡尔登。德军进攻方向的改变让法国人异常兴奋，因为马斯河西岸驻扎的法军部队是刚刚开到的增援部队，战斗力和补给都是最强的。德军在这里的进攻可谓举步维艰，在付出了重大人员伤亡之后，仅仅占领了几个小据点。法军炮兵每天都向德军阵地倾泻成百上千枚重磅炸弹，而且数量在逐渐增加，胜利的天平开始向法军倾斜。此时，一位法国炮手无意中的射击居然直接命中了斯潘库尔森林里的一处德军军火库，那里储藏有45万余颗大口径炮弹，而且居然都装上了引信，于是引发了一战中规模最大的一场爆炸。这之后，德军炮兵每天的炮击数量骤然下降，法军有了难得的喘息时间。至5月底，德军的这一轮攻势彻底失败。6月初，尚未死心的德军发动第三次大规模进攻，并一度攻占沃堡，取得了局部战役的优势。当月下旬，德军在进攻苏维耶堡的战斗中首次使用了光气弹（窒息性毒气弹），在4千米宽的正面发射11万发毒气弹，给法军造成重大伤亡，并一度进抵距凡尔登不足3千米的地方，虽然最终被法军击退，但着实还是让法军捏了一把汗。
两败俱伤
进入1916年夏季，俄军在东线发动新攻势，而索姆河战役也拉开序幕，德军在凡尔登方向已经没有能力补充新的力量。经过几个月的苦战，他们仅仅突入法军防线7千米至10千米。此时，德皇威廉二世的耐心已经用尽，法尔肯海因不得不在这一年的8月28日被迫辞职，由兴登堡接替他出任德军参谋总长，而鲁登道夫则依然作为他的副手出任第一陆军军需兵司令。9月2日，在兴登堡的建议下，威廉二世批准在凡尔登暂时停止进攻，因为胜利已经变得遥不可及。12月15日，法军发动了最后的进攻，并在三天后完全收复被德军攻占的阵地，惨烈的凡尔登战役由此画上了句号。在这场旷日持久的战役中，双方军队共发射了4000多万颗炮弹以及不计其数的子弹，火焰喷射器、马克沁重机枪、攻城榴弹炮等先后亮相，从而造成了相当惨重的人员伤亡，其中法军损失54.3万人，德军损失43.3万人。这里不仅让法国人流尽了血，也让德国人流尽了血，因此这场战役也被称作“凡尔登绞肉机”。
