С середины 1916 г. русские минные заградители, тральщики, эсминцы и подводная лодка «Краб» уже не эпизодически, а непрерывно ставили мины перед Босфором. При этом Служба связи Черноморского флота регулярно перехватывала и расшифровывала радиограммы противника. Немцы и турки регулярно оповещали по радио свои суда о протраленных фарватерах. Об этом Служба связи оповещала командование Черноморского флота и на протраленных местах ставились новые мины. Немцы об этом не узнали даже после войны. Так, Лорей писал; «...часто замечалось, что новые заграждения поставлены как раз там, где тральщики работали несколько дней назад».
Помимо многочисленных транспортов на минах 31 августа 1916 г. подорвался и затонул миноносец «Кутахья». 17 сентября была оторвана миной вся кормовая часть канонерской лодки «Малатия». Носовую часть удалось спасти, но канлодка до конца войны в строй введена не была.
5 ноября у Босфора на минах погибла подводная лодка UB-45. На следующий день вышла в море и не вернулась подводная лодка UC-15, предположительно, тоже погибла на минах. Правда, потеря этих лодок была частично возмещена прибытием 5 декабря 1916 г. в Проливы из Полы подводной лодки UC-23.
В декабре Служба связи расшифровала приказ двум турецким канонерским лодкам буксировать парусные суда из Варны в Босфор. На перехват был отправлен крейсер «Память Меркурия», который с дистанции 15 кабельтовых (2800 м) расстрелял обе канонерские лодки» парусники выбросились на берег, экипажи их спаслись.
Турецкое командование не имело четких оперативных планов кампании 1916 г. По мнению Энвер-паши, война решалась не на турецких фронтах, а в Европе, и он даже предлагал турецкие войска, освободившиеся после Дарданелльской операции, направить в Австро-Венгрию.
Правящие круги России тоже не придавали большого значения войне с Турцией и тоже направляли на убой на Западный фронт десятки тысяч русских солдат. Между прочим, в августе 1914 г. французское правительство предоставляло тысячам или даже десяткам тысяч русских мужчин, имевших несчастие оказаться во Франции к началу войны, выбор: либо идти во французскую армию, либо отправляться в концлагерь до конца войны. На что ни русский военный агент граф Игнатьев, ни русский посол в Париже, ни сам Николай II никак не реагировали.
На самом же Кавказском фронте и русские, и турецкие генералы были настроены воинственно и рвались наступать. К началу 1916 г. в составе Третьей турецкой армии было 121,5 батальона, 78 эскадронов и курдские части. Всего 80 226 человек, из них 56 195 штыков и 2087 сабель. Имелось 150 орудий и 77 пулеметов.
Кавказская армия имела 118 батальонов, 23 ополченческие дружины, 104,5 эскадрона и сотни, 338 орудий, 10 самолетов и 150 грузовых автомобилей.
Турки планировали начать наступление весной, но русские их опередили и начали Эрзерумскую операцию.
Наступление русских войск началось в ночь на 10 января 1916 г. атакой 2-го Туркестанского корпуса на ольтинском направлении с целью привлечь внимание турок к их левому флангу, а затем, через 2 дня, перешел в наступление и 1-й Кавказский корпус, поддержанный армейским резервом. Для турок наступление русских в самое неудобное время года, тщательно подготовленное, при скрытно произведенных перегруппировках войск, было полной неожиданностью, что и способствовало успеху первого этапа операции — овладению кеприкейской позицией. Вся операция вылилась в ряд тактических действий: борьбу за горные перевалы и обходы противника по горным хребтам, достигавшим высоты 2700 метров, при 25-градусном морозе и при вьюгах, сразу же заметавших протоптанные тропы. Вся тяжесть наступления легла на пехоту, которой приходилось втаскивать пушки на руках. Особенно тяжело пришлось войскам 2-го Туркестанского корпуса, некоторые колонны которого в полном смысле слова пробивались в снежных туннелях. Наиболее быстро шло наступление русских на сарыкамышском направлении, в основном из-за большего числа и лучшего качества дорог.
В середине января был занят Гассан-Кала. Русские войска не встретили почти никакого сопротивления, так как турки спешно отступили к Эрзеруму. Можно было считать, что задача, поставленная Кавказской армии, была выполнена, так как живая сила турок была разбита и центр их расположения прорван. По агентурным сведениям, турки в Эрзеруме пали духом, никто не готовился к обороне, и крепость легко можно было взять с ходу.
С другой стороны, турки начали переброску войск к Эрзеруму из Константинополя и Месопотамии. Поэтому генерал Н.Н. Юденич предложил немедленно штурмовать Эрзерум. Однако прибывший в армию из Тифлиса великий князь Николай Николаевич не согласился с ним. Свое решение великий князь обосновал мощью турецкой артиллерии на фортах Эрзерума (265 орудий). Лишь после долгих препирательств Юденичу удалось настоять на своем.
Русские начали штурм Эрзерума 11 февраля в 8 ч вечера. С севера наступал 2-й Туркестанский корпус, а с востока — 4-я Кавказская стрелковая дивизия и 1-й Кавказский корпус. Всего для штурма предназначалось 78 батальонов, 54,5 сотни, 4 роты саперов и 180 орудий, из которых 16 было тяжелых, доставленных из Карса на автомобилях. Русское наступление проходило успешно. Уже 12 февраля русские войска овладели двумя фортами на важных направлениях, что позволило им с севера выйти в тыл турецких позиций. 16 февраля русские войска ворвались в Эрзерум, а турки были отброшены на 70—100 км к западу. По достижении рубежа Мемахатун 13 марта и Хибонси 25 марта, русские войска прекратили преследование и остановились из-за трудностей подвоза зимой по неподготовленным горным дорогам провианта и боеприпасов.
В ходе боев было захвачено 8 тысяч пленных, 9 турецких знамен, 315 орудий, большие запасы боеприпасов и продовольствия. Русские потери с начала операции составили 2300 убитыми, 14 700 ранеными и обмороженными. Всего 17 тысяч человек. Турецкая же армия потеряла более половины своего состава и почти всю артиллерию.
Начавшаяся в середине марта весенняя распутица и полное бездорожье приостановили наступательные действия на эрзерумско-эрзинджанском направлении. Но на побережье Черного моря, где весна наступает раньше, распутица уже кончилась. Здесь с 5 февраля весьма успешно наступал во взаимодействии с Черноморским флотом Приморский отряд. К 25 марта этот отряд находился в 50 км от Трапезунда — промежуточной базы турок.
К этому времени в составе Приморского отряда было 11 батальонов, 9 дружин ополчения. 3 сотни, 4 инженерных роты и 38 орудий.
К 14 апреля Приморский отряд в составе 20 батальонов занял позицию вдоль правого берега реки Кара-Дере. Турецкие войска, уступавшие в силе почти вдвое, укрепились на левом берегу, заняв Сюрмене. В тот же день русские при поддержке артиллерии с двух кораблей заняли Сюрмене, а на следующий день продвинулись вперед, не дойдя до Трапезунда около 15 км. Здесь войска остановились и стали готовиться к штурму Трапезунда, который был назначен на 19 апреля. Этим перерывом в наступлении воспользовались турки, которые в ночь на 16 апреля отступили из города. Через два дня, 18 апреля, греческое население Трапезунда, чтобы избежать штурма, прислало своих представителей с просьбой занять оставленный турецкими войсками город. Так Трапезунд был занят русскими без боя.