当折磨人的战事在西线连绵不休之时，俄国爆发了一系列重大事件，食物短缺、骇人听闻的伤亡人数，导致1917年头几个月不断增长的示威游行和罢工。3月11日，杜马不服从沙皇要它解散的命令，街道上发生了大规模的游行示威活动，到处都出现了动乱，而军队拒绝参与镇压。3月15日，沙皇在普斯科夫的陆军总部退位，“愿上帝保佑俄国”是他的祈祷词和墓志铭。一天后，沙皇的兄弟尼古拉大公拒绝继承皇位，几天之内，沙皇及其家族成员即被逮捕，罗曼诺夫家族的统治永远结束了。沙皇政府的统治倒台，从时代的角度看，这标志着一切专制统治残余的消失，代之出现的是由一些不成熟的政党组合建立的临时政府。为了加重其混乱，德国允许流亡在外的革命领导人弗拉基米尔·列宁乘坐一闷罐列车通过德国领土返回俄国。
在1917年3月俄国爆发的资产阶级革命中，沙皇政府被推翻，代表地主资产阶级利益的临时政府掌权。与此同时，彼得格勒工兵代表苏维埃政权也建立了起来，两个政权并存的俄国走到了十字路口。临时政府与布尔什维克领导下的苏维埃展开了斗争。临时政府极力主张继续参战，直到协约国取得“最后的胜利”。苏维埃担心军官团队会采取支持临时政府的行动，于是在3月15日以苏维埃的名义发布了著名的“第一号命令”，以此剥夺了军官们的军事管理和训练权。这一命令传遍了整个俄国的武装力量，尽管临时政府下达了相反的命令，但结果却是部队的军纪丧失了，俄国陆军和海军像春天消融的冰块一样崩溃了。
克伦斯基的临时政府为巩固其统治，配合西线英法联军作战，决定于6月对德奥联军发动大规模进攻。其企图是以西南方面军向利沃夫方向实施主要突击，以北方面军、西方面军和罗马尼亚方面军实施辅助突击。在主攻方向上，俄军步兵和炮兵人数分别是德奥联军的三倍和两倍。此次俄军动用的是最精锐和受影响最小的部队，包括许多西伯利亚人和芬兰人。被俄国内阶级斗争的激化及苏维埃在军队和国内的影响增大吓破了胆的俄国资产阶级临时政府，力图一旦获胜就解散苏维埃和士兵委员会，结束两个政权并存的局面，粉碎革命力量，首先是布尔什维克党。如果进攻失利，就把罪责推给布尔什维克党，指控它瓦解军队，并扑灭国内革命。协约国则指望依靠数百万俄国大军在1917年战胜德国。
6月29日，所谓的“克伦斯基攻势”在加利西亚开始了。布鲁西洛夫指挥着为数不多的还有战斗力的俄军部队向伦贝格实施进攻。进攻从7月1日发起，俄第十一、第七集团军从波莫尔扎内以东、别列扎内地区向利沃夫实施突击，楔入德南方集团军防线，不久受阻。在南线与奥匈军作战的拉夫尔·科尔尼洛夫将军指挥的第八集团军却推进了30多公里，在其侧翼的罗马尼亚军队和俄国军队也取得了某些成果，但这只是一个短暂的胜利。为俄军的胜利所震惊的德军统帅部将13个德国师和3个奥匈师由西线调到东线，使其兵力几乎增加一倍。随着德军抵抗的增强，以及俄军后勤供应的中止，俄军的战斗热情和纪律性急剧衰退。7月19日，温克勒尔将军指挥的德奥军队从佐洛切夫、波莫尔扎内地域转入反攻，沿利沃夫至捷尔诺波尔铁路实施主要突击。俄军第十一集团军无心恋战，几乎未作抵抗，便大批撤出阵地，向后方退走。
20日，罗马尼亚方面军所属俄、罗各集团军向福克沙尼、多布罗加发起突击，一度进展顺利并粉碎德奥联军反突击，但因其他战线失利，被迫于26日停止进攻，后在德奥联军反击下撤至国境线。25日，德军攻占捷尔诺波尔，至28日迫使俄西南方面军撤至原出发地以东布罗德、兹巴拉日、兹布鲁奇河一线。俄国战线实际上已经瓦解，整个建制的部队逃亡，在这之后很少有激烈的战斗，德军和奥匈军如入无人之境。在1918年到来之前，德奥军队已经清除了俄军在加利西亚的残余。在整个7月间，俄军仅西南方面军就损失13万多人，各方面军伤亡和失踪的总数超过15万人。6月进攻没有取得进展，失败的主要原因是士兵厌战、不愿为与其水火不相容的资产阶级打仗，俄军各方面军之间协同不紧密，各方面军内部的指挥不力，而且弹药物资缺乏，后备兵力不足。前线的失败，促使俄军部分下层官兵转向革命，主张俄国立即退出战争的布尔什维克党深得人心，让渴望和平的俄国人民倒向了布尔什维克。
1917年9月1日，冯·胡蒂尔指挥德军第八军团攻击俄军战线的北端，他在德维纳河的西岸实施牵制性进攻以威胁里加。与此同时，德军三个师通过浮桥渡过该河并包围了要塞，同时，发动进攻的部队向东快速推进。长时间的预先炮火准备已被省去了，而代之以短促而猛烈的集中射击，随后步兵立即实施攻击。这是“胡蒂尔战术”的第一次运用。俄军第20军团陷入一片惊慌，并向东逃窜。德军仅抓获了近1万名俘虏，双方的伤亡都很小。在同一时间，一支小型两栖远征部队占领了里加湾的奥塞尔岛和达戈岛，并且在俄国大陆登陆。
