Взятие Эрзерума для Российской Империи было стратегически важно - именно он открывал армии дорогу вглубь Турции. Однако, опыта сражений в горной местности, да еще и посреди зимы, у войск практически не было, поэтому командованию пришлось очень хорошо подготовиться к ведению боевых действий в таких условиях. Кроме того, к концу октября 1915 года англо-французский десант на полуострове Галлиполи в Турции был вынужден уйти под натиском артиллерии, которую туркам поставляла Германия. Из-за этого турецкая армия смогла отправить на восток к Эрзеруму дополнительные силы, и командование Кавказской армии не хотело допустить, чтобы противник успел получить подкрепления и перейти в наступление.
К началу Эрзерумской операции Кавказская армия имела в своем составе 126 батальонов, 372 орудия, 208 сотен, 20 инженерных рот и 52 дружины ополчения. Стоявшая против нее 3-я турецкая армия насчитывала 123 батальона, 122 орудия, 40 эскадронов и 8-10 тысяч курдов. Русские батальоны при этом были численно больше.
- Войска снабдили теплой одеждой: каждый боец получил: теплые портянки и пару валенок, которые он надевал на ночлегах, снимая кожаные сапоги; короткий, до колен, полушубок, не стеснявший движений; стеганые на вате шаровары, папаху с отворачивающимся назатыльником; теплые варежки и шинель. На случай необходимой маскировки было приказано во всех частях заготовить для всех бойцов белые коленкоровые халаты и белые чехлы на шапки, - написал в своей книге русский военный историк Николай Корсун.
Кстати, еще солдатам выдали солнцезащитные очки-консервы для защиты глаз в горах в солнечные дни. Каждый боец при наступлении нес с собой по два полена для обогрева на ночлегах, ведь в горную заснеженную местность подвоз дров был почти невозможен.
Несмотря на все эти трудности, 10 января (28 декабря по старому стилю) русские войска пошли в атаку на оборонительную линию, где были сосредоточены основные силы турок. Нужно заметить, что турецкое командование прорыва не ожидало - русские провели отвлекающий маневр, передислоцировав часть сил, а все приготовления проводились незаметно. Для дезинформации турок командиру 4-й Кавказской стрелковой дивизии прислали не шифрованную телеграмму с "приказом" о срочной переброске в Персию. Штаб командования Кавказской армией перенесли в селение Караурган поближе к фронту, а специально для этого наладили новую сеть для телефонной и телеграфной связи. Сооружение этих линий связи было "окутано большой тайной", производилось под видом исправления и обновления старых и потому не обратило на себя внимания.
Под прикрытием метели и маскхалатов атака Кавказской армии стала сокрушительной. Через несколько дней трудных и ожесточенных боев турецкая 3-я армия начала отходить с заснеженных перевалов. Потери понесли и русские войска - 155-й Кубинский полк потерял раненными и убитыми с 12 по 14 января более 20 офицеров и 1700 солдат, 153-й Бакинский - более половины офицеров и 2000 солдат за два дня.
16 января начался штурм самой крепости. Центр тяжести обороны Эрзерумской крепости был перенесен на 10-12 километров вперед от города на позицию Девебойну. Позиция состояла из более чем десяти фортов и была защищена группами укреплений и ущельями. Больше 20 часов шло штыковое сражение, турецкие форты один за другим переходили под контроль русских войск.
- Эрзерумская крепость представляла обширную укрепленную позицию фронтом на восток, с обеспеченными флангами, но открытым тылом. Последнее обстоятельство являлось слабым местом в общей обороне Эрзерумского укрепленного района, так как с выходом русских в Эрзерумскую долину с севера или с юга город Эрзерум подвергался полному блокированию, - писал Корсун.
В 7 часов утра 21 января русские заняли оставленный турками Эрзерум. С этого момента началось преследование отступавшей 3-й турецкой армии, понесшей при этом очень большие потери. Преследование продолжалось две недели и завершилось в 70-100 километрах западнее Эрзерума. И остатки турецких дивизий беспорядочными толпами, бросая обозы, раненых и оружие, принялись выбираться окольными тропами, погибая и сдаваясь преследующим их русским войскам, во множестве замерзая на зимних горных дорогах.
Турецкая 3-я армия была разгромлена полностью. Она потеряла больше половины своего состава: 66 тысяч человек убитыми и ранеными, 13 тысяч попало в плен. Было взято также 9 знамен и 323 орудия. Русская армия потеряла 2339 убитыми и 6 тысяч ранеными. Николай Юденич за эту операцию был удостоен ордена Святого Георгия II степени, став одним из четырех кавалеров этой высочайшей награды за всю Первую мировую войну.
По приказу ставки об итогах операции сняли документальный кинофильм. Его показывали во Франции и Англии, войска которых потерпели от турок поражение в Дарданельской операции и Месопотамии.