1916年初，就在德国人为进攻凡尔登而紧锣密鼓准备的时候，法国人也没有闲着，他们正谋划着在法国北部的索姆河地区发动对德军阵地的进攻作战，而设计和部署这一战役的人正是此前已为法国立下赫赫战功的霞飞。
协约国的豪赌
霞飞希望通过索姆河战役迫使德国从俄国战线撤出部队，从而给德军以致命打击，以尽早结束这场已经造成巨大伤亡的战争。当然，到索姆河战役在1916年6月底开始的时候，也兼有减轻在凡尔登战役中协约国压力的目标。根据法英两国的协定，英国军队将在这场战役中给予法国方面最大的支持，将派遣最大规模的部队参战。英国远征军的指挥官是道格拉斯·黑格爵士，当他获知霞飞的作战计划之后，曾劝告过后者，希望能从易于进攻的佛兰德地区发动协约国的攻势，而不是在没有任何战略意义的索姆河地区做文章。但他的建议很快就被霞飞拒绝了，他自己也被霞飞描述的可能的重大胜利前景所鼓舞。此时，英国的志愿应募制已经被征兵制取代，所以可以从加拿大、澳大利亚、新西兰、南非和印度获得大批兵源。但由于这些新兵需要时间去训练，所以黑格稍后又建议霞飞推迟索姆河战役的时间，以便使协约国获得足够的优势，确保最终战役目标的达成。此外，黑格还在等待一种崭新秘密武器的到达，他认为这种武器将彻底改变堑壕战的战局。于是，他请求霞飞将战役推迟到8月15日，而不是之前制定的7月1日。然而霞飞再次否决了他的提议，坚持按照原定计划时间发动进攻，因为此时在凡尔登方向，法军的压力依然非常大。黑格在日记里这样描述当时的场景：“我提到的时间是8月15日，霞飞马上很激动，大声说：‘如果到那时我们还无所作为，法国军队就要被消灭了。’”
按照霞飞最初的设想，协约国会安排两个法国集团军和一个英国集团军在索姆河附近一条近100千米长的战线上对德军发动进攻。但法军在凡尔登被德军纠缠上之后，法国能用于索姆河战役中的兵力就大大减少，英国军队因此成了发动进攻的主力。协约国最初投入的兵力为39个师（战役过程中增加到86个师），其中英军25个师，以第4集团军为主，第3集团军为辅，在索姆河北岸卡尔诺以北地区发动进攻，正面25千米；法军第6集团军14个师，跨索姆河在英军右侧进攻，正面15千米。此外，协约国部队还有2189门火炮、1160门迫击炮以及约300架作战飞机，在兵力总数和火力配备方面均超过防守德军。但担任主攻任务的英国军队中的很多部队都是由英联邦各国提供的，在协同配合方面比较欠缺，而且其中很多是新兵，没有任何实战经验，受到的训练也不充分。因此，他们中的很多人在战役发动的第一天就在冲锋中被打死了。
惨烈的战斗
英法军队的对面是正在磨刀霍霍等待敌军进攻的德军部队，主要是第2集团军，其第一线为9个师，预备队4个师（后总兵力增至67个师）。从部队数量上来看，德军处于绝对劣势，但他们也有自己的杀手锏。自一战开始以来，索姆河地区相对于其他战火纷飞的地区来说算得上相当平静，双方更多时候都是在静默中对峙，很少发动大规模的攻坚战。
可能是这一点促使霞飞选择将这里作为协约国在1916年的主攻方向。但德军在索姆河地区的防御工事的坚固程度完全超出了霞飞的想象。德军在这里一直都没有闲着，为加强三个主要防御阵地的防御能力，他们在沿河的两个方向做了大量准备工作，例如在坚实的白垩土中精心构筑了分隔开的地下坑道网，深度有40英尺。这些堡垒包括厨房、洗衣房、急救站等设施，还有庞大的弹药储备，即使是强大的炮击也无法破坏这个地下综合掩体。这些掩体的进出口都隐蔽在村庄住房和附近树林中，有效保护了防守德军的安全。而且，这些防御堡垒是逐个升高的，从而形成了密集的交叉火力网，迫使协约国的进攻者要冒着火力一级一级爬上来，而这段时间则成了德军最好的攻击时间。相对于德军完善的防御工事，协约国的露天堑壕工事显得非常简陋，一旦探出身来，就会被德军狙击手干掉，从这些工事中跃出后发动大规模地面进攻，协约国的士兵都将成为隐蔽在掩体中的德军的最佳枪靶子。此外，协约国在战役准备的保密工作上也做得非常差，这些国家的驻外使馆武官在诸多场合透露了会发动大规模攻势的言论，这些情报被德国安插在马德里、海牙等地的间谍一一传回德国。当英法军队大批调往索姆河地区的时候，验证了上述情报的准确性，德国人更加明确了他们的防御重点，他们正静静地等待着猎物送上门来。
6月24日，协约国前沿炮兵部队开始对索姆河地区的德军阵地实施大规模炮击，为随后的阵地进攻扫清前进的障碍。这次炮击持续了整整六天，协约国军队共发射150万发炮弹，这个数字比英国在一战第一年全年制造的炮弹总数还要多。爆炸的场面异常“绚丽”，特别是在夜晚，很多协约国士兵都会爬出战壕，遥望德军阵地上像星星般闪烁的爆炸。他们中的很多人都觉得数天之后的进攻将会是例行公事，因为在如此规模的打击下，德军是无法存活下去的。很快，这些人就会明白这样的想法是大错特错。
而在另外一侧，德军士兵安全地躲避在防御坑道里面，这其中还包括一位德军下士，他的名字叫阿道夫·希特勒。这个时候的他和大多数防御工事里的德军士兵一样，充满了对几天后战斗的期待，因为他们知道协约国的士兵会在德军完善的防御工事前像被割韭菜一样被消灭掉。对于当时的情景，希特勒在他的日记里是这样写的：“我毫不羞愧地承认，我被热情所陶醉。我跪了下来衷心地感谢上帝，为了荣幸地允许我活在这样的时候。”
7月1日，协约国的三个集团军在战线的三个方向上分别发动了攻击，并在部分地区突破了德军的第一道防线，但也因此付出了惨重的伤亡，当日被德军马克沁机枪杀伤的人员数量就达到了近6万。第二天，英法军队攻占了德军第二道阵地，并一度占领巴尔勒、比阿什等德军防御要地。但随后，德军投入了大量预备队对上述区域进行反复争夺，协约国的推进速度被迟滞。至7月中旬，协约国军队仅向前推进了数千米，没有达到战役预期目标，战斗陷入了僵局。进入8月初，英法军队数量增加至51个师，作战飞机也增加至500架，但仍不能改变战局。此时，德军也增加至31个师，僵局仍然未打破。
9月15日，英军在战斗中第一次使用了新式武器——坦克，也就是黑格爵士之前提到的秘密武器，总计49辆，但由于机械故障等原因，实际投入战斗的只有18辆。坦克投入战斗之初，的确让德国人吓了一大跳，也取得了一定的成效，配合步兵进攻取得了当日推进4千米至5千米的不俗战绩，之前每日推进速度仅150米至200米。但由于坦克数量有限，且战线宽度大，再加上技术远没有达到完善而故障频频，所以总体上取得的成效不大，对于索姆河战役的最终结局起不到多大的作用，反而在后续几次战斗中被德军击毁了10辆。
无言的结局
战役进入秋季之后，天气状况开始变得恶劣，大多数时间都是阴雨连绵，使得道路泥泞，很难再发动较大规模的攻势，索姆河地区的战斗开始趋向平静。至11月，索姆河战役正式结束，协约国的这一作战计划以失败告终，他们近半年的进攻最终只获得了一块10千米宽、50千米长的狭长地带，其中没有任何有价值的战略要点。协约国共伤亡79.4万人，德国损失53.8万人。霞飞也因此而很快被解除了所有职务，虽然他同时被晋升为法国元帅，但人们都清楚这个头衔只是个幌子而已。即便如此，索姆河战役还是消耗了大量德国军队的有生力量，胜利的天平经过1916年之后，开始完全倒向协约国一边。
