德国人正在继续往凡尔登方向悄悄结集兵力。随着结集迹象的渐渐明显和暴露，英法联军终于弄清了德军的真正意图。霞飞慌了神，火速下令向凡尔登增兵。1916年2月，德国皇太子亲率21万德军，向凡尔登发动了疯狂进攻。凡尔登的保卫力量比较虚弱，但由于气候条件不佳，德国的进攻推迟了，为法国调集援兵提供了时间，法国调集了两个师进入这个地区。

第7、第18、第3军（6个半师，879门火炮，其中重型火炮522门，202门迫击炮）在孔桑瓦至奥恩河15公里宽正面上实施主要突击，第5军掩护其左翼；第15军在奥恩河以南6公里处实施辅助突击，第6军在默兹河西岸采取牵制行动。在主突方向上，法国只有2个师，德军步兵比法军步兵正多两倍，炮兵多3.5倍，火炮密度达到每公里正面50—110门。为达成战役突然性，德军于同年1月在西线实施一系列佯动。

法军凡尔登筑垒地域横跨默兹河两岸，正面宽112公里，纵深15～18公里；有四道防御阵地，前三道为野战防御阵地，第4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默兹河西岸地区。

1916年2月21日，为了不暴露主要突击方向，德国军队用1,200门大炮对40公里的战线进行了8个半小时的集中轰击，发射了一百万发炮弹，然后用三个军（第三、第七、第十八军）的兵力进攻，先头部队用火焰喷射器扫清战壕，到23日，德国军队已经前进了将近5公里，法国军队被迫后撤。

德军开始炮火准备。为隐蔽主突方向，德军炮兵在宽40公里的正面上同时实施炮击，航空兵首次对法军阵地实施轰炸，摧毁部分防御阵地，并杀伤大量有生力量。16时45分，德军步兵发起冲击，当日占领第一道防御阵地。在以后四天中，又先后攻占第二、第三道防御阵地，向前推进5公里，占领重要支撑点杜奥蒙堡。步兵进攻时采用纵深战斗队形以散兵线分波次推进，最前面为强击群。

法军统帅部任命第2集团军司令贝当为凡尔登前线指挥官（5月1日起由罗贝尔·尼维尔继任），并调集一切可以动用的部队，决心在凡尔登地区与德军决战。26日，贝当下令夺回杜奥蒙堡。法军经四天激战，损失惨重，未果。自2月27日起，法军利用唯一与后方保持联系的巴勒迪克—凡尔登公路（又称“圣路”），源源不断地向凡尔登调运部队和物资，一周内组织3900辆卡车，运送人员19万、物资2.5万吨。这是战争史上首次大规模汽车运输。

法军大批援军及时投入战斗，加强了纵深防御，对战役进程产生了重大影响。至月底，德军弹药消耗很大，且战略预备队未及时赶到，攻击力锐减，从而丧失了突破法军防线的时机。

3月5日起，德军进攻正面扩大到30公里，并将主突方向转移到默兹河西岸，由急促的冲击改为稳步进攻，企图攻占304高地和265高地，解除西岸法军炮兵的威胁，并从西面包围凡尔登；同时继续加强东岸的攻势，由急促攻击改为稳步进攻，但遭法军顽强抵抗，付出巨大伤亡后仅攻占几个小据点。

4～5月间，德军集中兵力兵器包括使用喷火器、窒息性毒气和轰炸机，对西岸法军实施重点突击，但步兵进抵304高地和295高地一线后，遭法军炮火猛烈反击，5月底停止进攻。在东岸，法军频繁轮换作战部队，不断实施反击，与德军反复争夺，迟滞德军进攻。

6月初，德军再次发动大规模攻势，经七天激战切断沃堡与法军其他阵地的联系，迫使沃堡守军于7日投降。6月下旬，德军首次使用光气窒息毒气弹和催泪弹猛攻苏维耶堡，在4公里宽的正面上发射11万发毒气弹，给法军造成重大伤亡，一度进抵距凡尔登不足3公里处，但终被击退。

24日，法国军队被迫放弃第二道防线，25日德军用强大的火力进攻占领了杜奥蒙要塞。

德军由于前进过快，丧失了炮火支援的优势，反而使自己暴露在法军位于默兹河西岸的炮火射程内，战场由于持续炮火的攻击已经变成一片泥潭，火炮很难向前移动，德军最终占领杜奥蒙村时，已经丧失了4个团。

由于无法向凡尔登前进，德军转过来准备拿下霍姆山，经过3个月的激烈战斗，德军攻占了凡尔登西部的两个村庄，凡尔登东部的沃要塞投降。但双方损失惨重，贝当将军准备保存实力用于更好的防御，但他被解职，由更具有进攻性的内维尔将军取代。

德军下一个目标是苏维要塞，1916年6月22日德军向法军阵地投放毒气弹，第二天以6万兵力进攻，但没有能拿下苏维要塞，战斗持续到9月6日。

1916年索姆河战役打响，迫使德军从凡尔登抽调部分兵力去对付北面的英法联军。到了秋季，德军已经非常疲惫，德军总司令保罗·冯·兴登堡撤换了法金汉将军，任命埃里希·鲁登道夫为凡尔登战役司令。7月，德军发起了最后一次进攻高潮，但仍被法军抵挡住。

1916年10月21日法军发起反攻，使用了新式400毫米口径的大炮和徐进弹幕射击技术，10月24日夺回杜奥蒙要塞，11月2日德军放弃沃要塞，12月11日德军完全退到战役开始时的战线。

俄军1916年夏季进攻战役和西线索姆河战役开始后，德军在凡尔登方向未再投入新的兵力，尔后的进攻行动只是为了牵制当面法军。经数月苦战，德军虽在凡尔登以北、以东地区楔入法军防线7～10公里，但未能达成战役突破。8月29日，法尔肯海恩被免职，兴登堡元帅接任德军总参谋长。9月2日，德皇批准停止进攻。10月24日，法军发起大规模反攻，于11月初收复杜奥蒙堡和沃堡。12月15～18日，法军再次发动反攻，基本收复被德军攻占的阵地。战役至此结束。 在10个月交战中，双方共投入200万兵力，发射了4000万发炮弹，伤亡人数近百万，创造了战争史记录，使凡尔登成了骇人听闻的“绞肉机”和“人间地狱”。

此役是典型的阵地战、消耗战。双方参战兵力众多、伤亡惨重。法军损失54.3万人，德军损失43.3万人，故此役有“绞肉机”之称。凡尔登战役中组织防御的经验，成为大战后各国修建要塞工事的依据。这次决定性战役是第一次世界大战的转折点，德意志帝国从此逐步走向最后失败。

虽然法军损失更为严重，但没有达到德军预想的2:1水平。凡尔登虽然使法国到了濒临崩溃的地步，但还没有崩溃，贝当由于坚持战场上的部队必须定期轮换，致使70%的法军都参与了这场战役，而德军只有20%参与了。残酷的战斗造成了心理上的影响，几乎导致法军叛变，由于答应士兵今后再也不参加向德军进攻的严酷的战斗，才使叛变没有真正发生。以后法军士兵拒绝进行进攻性的战斗，只是守在战壕中进行保卫战。其中在凡尔登要塞争夺战，法军一直在要塞碉堡以机枪、迫击炮、强力弹弓（发射手榴弹）对抗来袭的德军。

战役结束后，德皇威廉二世撤销法金汉的总参谋长职务，改任兴登堡为总参谋长，鲁登道夫为其副手。

凡尔登战役德法双方投入了近200万兵力，伤亡人数共计达100多万。德军在这一战役中耗尽了元气。法军反攻开始以后，逐次收复了凡尔登以东的大片土地，德军节节败退。

凡尔登战役是第一次世界大战的转折点。德国企图一举击败法国的战略目标再次遭受挫折，损失了巨大的人力和物力，又无法及时弥补。它标志着德国军事进攻的能力已从顶峰跌落，战争主动权逐渐转到协约国手里。到1917年，德、奥阵营日益衰败，终于在1918年战败投降，第一次世界大战随即结束。

在这场战役中双方都用了当时的先进武器，比如法国使用了大口径炮巨炮，德军使用了喷火器和毒气弹，对一战有重要影响。这次战役改变了火炮的运用，在此之前火炮多数是用来防守或是在发动进攻前进行一下轰击，而这次德军集中大量火炮运用到进攻中则是火炮的新战法。此次战役中的火炮战法，应该是严格意义上的炮火支援。此后，火炮支援被其他国家效仿，并得到新的发展。在第二次世界大战中，苏军的火炮战法是发展最为成熟的。