Маневр не вполне удался. Горная местность, разрушенные дороги, просчеты командования замедлили наступление. Турки, потеряв только пленными до 3 тысяч человек, успели все-таки своевременно уйти из села Кара-Килис. К 15 сентября 4-й Кавказский корпус занял оборону от перевала Мергемир до Бурнубулах, выставив к югу от Арджиша боевое охранение.
Тогда же 2-й Туркестанский и 1-й Кавказский корпуса, чтобы не допустить переброски турками подкреплений в Алашкертскую долину, перешли в наступление с рубежа река Чорох, село Дели-баба, перевал Мергемир. Из-за недостатка боеприпасов широкого развития оно не получило, хотя и сковало турок. На Ван-Азербайджанском направлении действовал ударный отряд генерала Чернозубова в составе 8 дружин ополчения, 48 сотен и 20 орудий. К середине декабря он, продвинувшись на 3–3,5 км, занял оборону в полосе до 400 км от Арджиша до южного берега озера Урмия. За умелое руководство войсками генерал Юденич был награжден орденом Св. Георгия 3-й степени.
Тем времени штаб Кавказской армии завершил с согласия Ставки разработку плана операции в Северном Иране с целью исключить выступление Ирана и Афганистана против России. По предложению генерала Юденича и при полной поддержке нового наместника императора на Кавказе великого князя Николая Николаевича, создается экспедиционный корпус, включавший 3 батальона пехоты, 39 сотен конницы, 5 артиллерийских батарей (около 8 тысяч человек и 20 орудий). Командование этим корпусом поручается хорошо зарекомендовавшему себя в предыдущих боях генералу Баратову.
Экспедиционный корпус Баратова был переброшен из Тифлиса в Баку, перевезен по Каспийскому морю и высажен в иранском порту Энзели. Спустя неделю его части двумя колоннами двинулись на Хамадан и Кум — главные опорные пункты германо-турецких вооруженных отрядов, общей численностью около 8 тысяч человек. Часть корпуса выдвигалась на Тегеран. Заняв Хамадан, русские войска разгромили германо-турецкие диверсионные отряды в Боруджарде, Доулетабате, Лалекяне и Куме.
По решению русской Ставки в декабре 1915 года Харасанский отряд в составе около тысячи человек с четырьмя орудиями выдвинулся из Туркестанского военного округа. Он обезвредил германо-турецкие группы, следовавшие через Южный Иран к афгано-иранской границе. Совместно с действовавшим в районе Систана английским отрядом, русские войска установили подвижную завесу на рубеже Бирджент, Систан, Оманский залив, не допуская проникновения германо-турецких агентов в Афганистан и на юго-восток. В результате войска Кавказского фронта обезопасили свой левый фланг от германо-турецких отрядов. Таким образом, были сорваны попытки Германии и Турции закрепить свое влияние в Иране и склонить его к войне против России.
Осенью 1915 года Ставка считала основной задачей войск на Кавказе ведение активной обороны. Все было бы хорошо, если бы протяженности рубежа (до 1500 километров) соответствовало наличие сил и средств, которых не хватало. Чтобы создать «маневренный резерв», была произведена перегруппировка. Переход же в наступление считался возможным лишь после обеспечения соединений боеприпасами. Тем не менее командующий Кавказской армией все больше склонялся к переходу войск в наступление не позже второй половины января 1916 года. Упор делался на тщательную подготовку войск, внезапность и превосходство в коннице и артиллерии.
В ноябре Кавказская армия в своем составе имела около 130 пехотных батальонов, 372 орудия, более 200 сотен конницы, 52 дружины ополчения, 20 саперных рот и воздухоплавательный отряд из 9 самолетов. 3-я турецкая армия, по подсчетам разведотдела штаба армии, насчитывала 423 пехотных батальона, несколько более 100 орудий, 40 эскадронов конницы и около 20 курдских отрядов, численностью до 10 тысяч человек. Имея примерное равенство в пехоте, Кавказская армия, следовательно, превосходила противника в три раза по артиллерии и в пять раз по регулярной коннице.
Силы обеих сторон были развернуты в полосе более 400 километров от Черного моря до озера Ван. Турецкие соединения были в основном сосредоточены на Ольтынском и Сарыкамышском направлениях и надежно прикрывали кратчайшие пути к крепости Эрзерум — важнейшей базе снабжения войск, узлу транспортных коммуникаций северных областей Турции. Строя оборону, командование противника учитывало, конечно, что фланги армии в достаточной степени обезопасены горной местностью, малодоступной для активных крупномасштабных действий, особенно в зимних условиях.
Основная идея предстоящей операции, сформулированная на совещании 18 декабря генералом Юденичем, заключалась в прорыве обороны противника на трех направлениях — Эрзерумском, Ольтынском и Битлисском. Главный удар предусматривалось нанести в направлении Кепри-кей. Здесь предполагалось создать ударную группу в составе не менее 20 пехотных батальонов и 15 казачьих сотен. Ее действия поддерживались огнем 80-100 артиллерийских орудий.
Наступление ударной группы началось 30 декабря. Бои носили ожесточенный характер. Русские несли значительные потери, истощались резервы. Не в лучшем положении пребывали и турки. К вечеру 1 января русская разведка установила, что почти все части из резерва 3-й турецкой армии уже введены в сражение. Это говорило о том, что противник выдыхается.
5 января передовые части русских войск подошли к Хасан-кала. На следующий день они атаковали турецкий арьергард на ближних подступах к фортам эрзерумских укреплений. Было взято в плен около 2 тысяч аскер из 14 полков. Но овладеть Эрзерумом с ходу не удалось.
27 января командующий Кавказской армией подписал приказ о начале штурма. Для его проведения выделялось 88 батальонов, 70 сотен, 10 дружин ополчения, 4 саперные роты, 166 орудий, 30 полевых гаубиц, 16 осадных мортир. Русским противостояли примерно такие же силы противника, которые к тому же опирались на мощные фортификационные сооружения.
29 января соединения и части Кавказской армии заняли исходное положение. В 2 часа пополудни артиллерия открыла огонь по форту Чабан-деде. 1-й Кавказский корпус перешел в наступление в 20 часов, а 2-й Туркестанский — в 23 часа. За сутки туркестанцы овладели северной позицией Гурджибогазского прохода, а кавказцы захватили форт Далан-гез.
Кровопролитные бои развернулись за обороняемый отрядом подполковника И.Н. Пирумова форт Далан-гез. С рассвета 1 февраля турки сосредоточили по нему огонь более сотни орудий. Защитники оказались отрезанными от главных сил Кавказского корпуса. Всякие попытки подвести подкрепления и подать патроны кончались неудачей. И все же атакующего врага обороняющиеся встретили организованным ружейным и пулеметным огнем. Турки поспешно вернулись в исходное положение. Затем последовал еще ряд яростных атак при поддержке артиллерийских батарей. Таяли ряды защитников форта, кончились патроны. Шестую по счету атаку отбивали уже штыками.
Седьмую атаку отражать приготовились все, кто мог еще стоять на ногах. Подпустив противника вплотную, русские с криками «Ура!» бросились в штыковую. Турки отступили. В сумерках их свежие части повели восьмую атаку, против которой немногочисленные, оставшиеся в живых защитники вряд ли бы устояли. Спасение пришло неожиданно. Безвестный герой-солдат вовремя доставил боеприпасы на ослах. Враг, встреченный мощным залпом и пулеметным огнем, вновь отступил. Бой был выигран, хотя из 1400 нижних чинов и офицеров полутора батальонов 153-го пехотного полка осталось в строю около 300, из которых большая часть раненых. За ночь гарнизон форта был усилен, раненые эвакуированы.