План буйнога восеньскага наступлення саюзнікі планавалі даўно. Па плане ўдакладненаму ў сярэдзіне лета, саюзныя арміі наносілі два магутных ўдары па германскім войскам у Артуа і Шампані з мэтай разгрому праціўніка, у паўночных дэпартаментах Францыі. Прарыў прадугледжвалася ажыццявіць на больш шырокім фронце, чым у папярэдніх спробах прарыву. У Шампані (на ўсход ад Рэймса) на ўчастку шырынёй у 35 км, а Артуа (у раёне Арас) — шырынёй у 22 км. Перад наступленнем англа-французскія войскі мелі даволі грунтоўную перавагу ў колькасці перад германскімі войскамі. Адцягваючыя дзеянні наносілі французскія часткі (для садзейнічання наступу ў Артуа), а таксама англійскія і бельгійскія часткі. Аперацыя рыхтавалася ва ўмовах сакрэтнасці, адбываліся перагрупоўкі, будаваўся новы ўчастак чыгункі, наводзіліся дадатковыя масты праз Марна, для падыходу падмацаванняў, у раён наступлення было падвезена да 6 300 000 артылерыйскіх снарадаў. Усё ж падрыхтоўка да прарыву не магла застацца незаўважанай для германскага камандавання, дзякуючы разведцы (у тым ліку і паветранай) германцы даведаліся аб рыхтуючымся наступе і падцягнулі ў раён меркаванага прарыву дадатковыя часткі пяхоты і артылерыі.
Наступленне ў Шампані пачалося 25 верасня, падчас артылерыйскай падрыхтоўкі было выдаткавана да 3 000 000 снарадаў. Артылерыйскі агонь нанёс вялікія разбурэнні першай лініі акопаў, аднак другая была амаль не кранутая. Затым у атаку паднялася пяхота, авалодаўшы першай лініяй, салдаты залеглі, патрабуючы, каб артылерыя знішчыла драцяныя загароды і падрыхтавала атаку на другія пазіцыі. Аднак парадак наступлення парушыўся, дывізіі перамяшаліся, арганізаваны бой перарастаў у разрозненыя атакі асобных частак, ударная сіла якіх бесперапынна раставала. Да 28 верасня працягваліся жорсткія акопныя баі з пераменным поспехам, германцы атрымаўшы падмацаванні выбілі надыходзячых з другой лініі акопаў, аднак перагрупаваўшы сілы пры артылерыйскай падрыхтоўцы французскія войскі ізноў пайшлі ў атаку, зноў завязаўшы зацятыя баі.
Гэтаксама сітуацыя развівалася і ў Артуа, аднак пасля артылерыйскай падрыхтоўкі перад наступленнем пяхоты, за 40 хвілін да атакі пусцілі газ з балонаў і нейтральны дым з дымавых шашак. Атака пяхоты ўпершыню прыкрывалася дымавой завесай. Аднак умовы для хімічнай падрыхтоўкі атакі былі не зусім спрыяльныя. Вецер быў слабым і мяняў кірунак. У першы дзень атакі наступаўшым атрымалася прарвацца на фронце шырынёй 7 км, і ў глыбіню 3 км, аднак наступныя атакі поспеху не мелі.
28 верасня французскае камандаванне аддае загад узяць другую лінію акопаў «у што б там ні стала». Зноў завязаліся разлютаваныя «траншэйны баі», аднак падраздзялення, ўварваліся ў акопы, былі знішчаны або ўзятыя ў палон, а астатнія часткі адбіты агнём і контратакамі з вялікімі стратамі. Убачыўшы бесперспектыўнасць нападаў французскае камандаванне пачло метадычную падрыхтоўку да атакі другой лініі, падцягнуўшы рэзервы і правёўшы артылерыйскую падрыхтоўку, аднак германцы таксама павялічылі колькасць сваіх войскаў у 1,5 разы. Аднак новыя спробы прарыву таксама не мелі поспехі і 7 кастрычніка атакі былі спыненыя. Да 20 кастрычніка французы адбівалі контратакі германцаў і замацоўваліся на занятым рубяжы. Абодва бакі ўжывалі хімічныя і запальныя снарады.
У Артуа да 14 кастрычніка ішлі жорсткія баі, англа-французы рабілі спробы прарваць абарону, германская армія праводзіла адчувальныя контратакі. Аднак неўзабаве баі спыніліся, прарваць фронт англа-французам не ўдалося, праблема прарыву германскага фронту засталася нявырашанай.
У выніку восеньскай аперацыі ў Шампані і Артуа англа-французы здолелі захапіць невялікі ўчастак 22 км у шырыню і 3-4 км у глыбіню. Саюзнікі таксама праводзілі наступ з мэтай адцягнуць нямецкія войскі з Усходняга тэатра ваенных дзеянняў на Заходні, аднак у ходзе бітвы ў Артуа і Шампані германцы не знялі з рускага фронту ні адной дывізіі. Пасля аперацыі ў Артуа і Шампані англа-французскае камандаванне спыніла наступальныя дзеянні на ўсім франка-германскім фронце і перайшло да пазіцыйных формаў барацьбы.