Операция проходила в очень неблагоприятных и сложных условиях. Кавказский фронт после поражения англо-французских войск и флота в битве при Дарданеллах, а также из-за вступления Болгарии в войну на стороне Тройственного союза, что обернулось разгромом Сербии, который открыл коридор для прямого снабжения турецкой армии из Австро-Венгрии и Германии, оказался в тяжелой ситуации. Получалось, что на этом театре военных действий Россия теперь вынуждена воевать в одиночку. Еще одним отягощающим обстоятельством было то, что Турция после неудач стран Антанты в битве за проливы имела возможность перебросить освободившиеся силы на южный Кавказ.
Несмотря на все это, командующий Кавказской армией генерал Николай Юденич приказал тайно готовиться к наступлению. Подготовка велась очень тщательно: привезли теплое обмундирование, валенки, полушубки, горные темные очки и маскировочные халаты. Кроме того, постоянно велась воздушная разведка местности, где должны были пройти русские войска. Ведь им предстояло преодолеть горные перевалы с высотами до 3000 метров, да еще при морозах -30 градусов и более. Для наступления Юденич имел 75 тысяч человек. Это было разнородное войско: обычные солдаты, казаки, а также дружинники (по большей части из местных армян). Армия располагала 372 орудиями и 20 аэропланами.
У находившейся в районе Эрзерума 3-й турецкой армии под командованием Махмуда Камиль-паши было 122 орудия, 40 эскадронов конницы и до 10000 вооруженных курдов. В общей сложности 60000 человек. Меньше, чем у русских, но Камиль-паше должны были прислать солидное подкрепление, надо было только его дождаться.
Юденич спланировал операцию из двух этапов. Первый: захват перевалов в Кеприкее и крепости Гасан-кала. Второй: овладение крепостью Эрзурум, откуда открывалась дорога к Месопотамии, другими словами - к долинам Тигра и Евфрата, а также в центральную Турцию.
Штурм Кеприкейских позиций начался 10 января силами одной только пехоты. Для подъема пушек на горный хребет не смогли использовать лошадей из-за глубокого снега. Поэтому солдаты тащили орудия на веревках и подталкивали сзади, прорывая при этом целые коридоры в снежных заносах.
Турки никак не ожидали увидеть русских - зимой в горах здесь раньше никто не воевал. Поэтому занятие Киприкейского района и крепости Гасан-кала прошло относительно легко: уже в середине января 1916 года там развевались русские штандарты.
Второй этап операции был куда сложнее. С помощью немецких инженеров турки превратили Эрзурум в современный укрепрайон. На фортификационных сооружениях стояли новые крупповские пушки, огневые точки были оборудованы немецкими пулеметами. Кроме того, крепость располагалась в труднопроходимой горной местности с высотами до 2400 метров.
11 февраля в два часа пополудни русская артиллерия открыла по фортам Эрзерума шквальный огонь. Через девять часов под прикрытием темноты и начавшейся метели русские войска, одетые в белые маскировочные халаты, пошли на штурм. Турецкие стрелки, пулеметчики и артиллеристы не могли различить цепи наступающих. Поэтому они открыли беспорядочный огонь наугад. Тем не менее, огонь был достаточно плотный, и Юденич в целях сбережения войска, атаку отменил. В течение пяти дней сценарий повторялся: артобстрел, а после атака. На шестой день турки не выдержали натиска: 16 февраля армия Юденича вошла в Эрзурум.
За это сражение генерал получил орден Святого Георгия 2-й степени. Николай Юденич был последним в Российской империи, кому вручили эту высокую награду.
После ряда сражений летом 1916 года русская армия уже контролировала всю Западную Турцию, включая территорию исторической Армении.