Эрзерум имел значение историческое как древний город, история которого была непосредственно связана с обширным районом Османской империи, политическое – как административный центр края, символизирующий власть османов, экономическое – как перекресток исторических торговых путей от Черного моря в Персию и Месопотамию и с Кавказа в глубь Анатолии, стратегическое – как центр военного управления всего русско-турецкого фронта и база 3-й турецкой армии. Турецкое командование считало крепость вполне надежной и ожидало от нее задержки наступления противника как минимум на несколько месяцев. После 1878 г. эта твердыня укреплялась английскими инженерами, которых сменили в 1890-е гг. их немецкие коллеги. Перед войной на ее вооружении находилось около 700 орудий разных систем и калибров, значительная часть которых была взята потом для усиления укреплений на Дарданеллах. В 1914 г. крепость была переименована в Эрзерумскую укрепленную зону, которая имела шестнадцать фортов на центральной позиции и две фланговые группы по два форта. Выдержать обстрел современных орудий они не могли – в Эрзеруме практически не было бетонных сооружений. На вооружении имелось четыре 150-мм орудия, 20 гаубиц калибром 150 мм, 18 гаубиц калибром 120 мм, 102 полевых орудия калибром 87 мм, 34 – калибром 80 мм и 18 – калибром 75 мм, а также 39 скорострельных 90-мм орудий. Крупповских орудий – всего 235 стволов (не считая артиллерии войск, оборонявших позицию).
В ночь на 30 января (12 февраля) 3-й батальон и две роты 4-го батальона 153-го пехотного полка под командованием полковника Даниельбека Пирумова овладели ночным штурмом фортом Далангез. Весь следующий день они отбивали контратаки турок и отстояли позицию. С 31 января (13 февраля) обстрел фортов Эрзерума стал усиливаться. Одному из них удалось нанести существенный ущерб. В ночь на 2 (15) февраля на русскую сторону перебежал турецкий артиллерийский офицер с подробными планами расположения войск и артиллерии противника. Перебежчик появился вовремя – днем 2 (15) февраля под крепостью должны были закончить установку шестнадцати тяжелых орудий, прибывших из Карса. Необходимо отметить, что, при всей ценности этого человека, Юденич не стал скрывать своего отношения к нему. Оно выразилось в следующих словах: "Возьмите с собой этого мерзавца, пусть он поможет нашей артиллерии своими указаниями…" В этот же день начался обстрел турецких укреплений тяжелой артиллерией. Он был очень эффективен, что ободряюще действовало на войска, готовившиеся к атаке. В ночь на 3 (16) февраля начался штурм, с самого начала он развивался успешно.
Город был обречен. "Падение его было неизбежно, но то, что это могло совершиться так скоро, это было уже неожиданностью для нас, – вспоминал участник штурма. – Второго февраля окончательно дрогнули турки, зажгли часть Эрзерума и начали отступать от Эрзерума. Третьего февраля в семь часов утра уже наши войска были в Эрзеруме". 4 (17) февраля турки начали готовить общий отход. Об этом можно было судить по взрывам оставшихся в их руках укреплений. Колебавшийся недавно Николай Николаевич направил в этот день на высочайшее имя следующую телеграмму: "Господь Бог оказал сверхдоблестным войскам Кавказской армии столь великую помощь, что Эрзерум после пятидневного беспримерного штурма взят. Неизреченно счастлив донести о сей победе Вашему Императорскому Величеству". На самом деле город еще не был взят, но русская армия уже контролировала / его укреплений. Судьба Эрзерума уже была решена.
В ночь на 5 (18) февраля был предпринят генеральный штурм, а утром этого дня Елизаветпольский полк овладел ключевой позицией – фортом Чабандеде, но бои за вторую линию фортов затянулись еще на несколько дней. Только 9 (22) февраля 1916 г. части 1-го Кавказского корпуса вошли в город. Русские потери при взятии крепости составили 14,5 тыс. человек убитыми, ранеными и пропавшими без вести, более 6 тыс. человек из этой цифры составили получившие обморожения. Падение Эрзерума, первоклассной в условиях Малой Азии крепости, сопровождалось беспорядочным отступлением противника, большими человеческими и материальными потерями. Ряд турецких батальонов потерял от 90 до 98 % своего состава. К северо-западу от города были окружены и взяты в плен остатки 34-й турецкой дивизии, на Эрзерумском шоссе такая же участь постигла один из отступавших полков противника.
На главной оборонительной линии фортов было захвачено 197 исправных орудий разного калибра, а в центральной ограде крепости – еще 126. В плен попало 235 офицеров и 12 753 нижних чина. При преследовании было захвачено еще 79 орудий. О характере деморализации турецкой армии можно было судить по количеству русских трофеев. В первый день штурма было захвачено 6 орудий противника, во 2-й – еще 7, в 3-й – 29, в 4-й – 70, в 5-й – 200. На фортах и в городе противником было оставлено большое количество боеприпасов, пороха, продовольствия, скота. "Деморализованные остатки турецкой армии, – отмечал "Военный сборник", – отступали в беспорядке к западу, причем в некоторых трехдивизионных корпусах насчитывалось 3–5 тыс. штыков с несколькими орудиями". 6 (19) февраля 1916 г. Штаб Верховного главнокомандующего сообщил также о взятии городов Муш и Ахат.
Несмотря на очевидный успех, немедленно после взятия Эрзерума началось перевооружение его укреплений – из трофейных орудий было оставлено 65 стальных пушек, кроме того, из Карской крепости было перевезено 312 орудий, к которым присоединили 16 осадных орудий, участвовавших в подготовке штурма. В порядок были приведены и пострадавшие от русской артиллерии форты. Для работ на укреплениях в Карсе и области было нанято около 1,5 тыс. чернорабочих – им выплачивалось 45 руб. в месяц (минимум) с предоставлением трехразового питания и крова. Рабочую силу поначалу пришлось привозить из России – окрестности Эрзерума, насчитывающие до войны почти 70 тыс. человек, были почти безлюдными. Работы в городе были срочными и масштабными – санитарно-гигиеническое его состояние было ужасным. К этому нужно еще добавить постоянную угрозу эпидемий – в Эрзеруме было захвачено около 40 тыс. сыпно-тифозных больных, смертность в их рядах была ужасной – до 50–60 %. Город пришлось срочно приводить в порядок – расчищать улицы, создавать дезинфекционные центры, бани, и т. п.
При этом следует отметить, что Эрзерум практически не пострадал от обстрела при штурме, но после событий 1915 г. находился в удручающем состоянии. "Глинобитные дома разорены, без крыш, без дверей, – отмечал русский военный журналист. – Полсотни уцелевших строений (из 3 тыс.) тщательно занумерованы". Кроме ужасного состояния города турки оставили русским войскам весьма знакомую типичную картину разрушения. Это было второе и, как оказалось, последнее уничтожение этого города. В 1827 г. население Эрзерума составляло около 130 тыс. человек, после ухода армян вслед за русским войсками в 1829 г. он опустел, в 1835 г. здесь жило не более 15 тыс. человек. В начале XX столетия армянское население составляло около четверти всех жителей города. Теперь около 25 тыс. армян Эрзерума исчезли, они были практически полностью вырезаны. То же самое произошло и в Муше. Город имел преимущественно армянское население, после резни здесь осталось около 50 семейств мусульман.
От самого многочисленного элемента округа Эрзерума – крестьян, занимавшихся землепашеством, огородничеством и извозом, – не осталось и следа. Мусульмане в большом количестве ушли вслед за своими войсками. К моменту прихода русских войск из населения осталось около 24 тыс. турок и менее сотни армян – это были сохранившиеся "по необходимости" ремесленники, 18 девушек, спасшихся в американской миссии, 53 человека было укрыто турками. Остальные были депортированы из города в Месопотамию, большая часть мужчин при этом была истреблена по дороге. Когда началось русское наступление, турецкие власти попытались организовать "депортацию" греков, однако сделать этого не успели. Перед уходом турками были взорваны все более или менее значительные постройки, принадлежавшие армянской церкви, в частности – купол церкви Святой Богородицы.