1917. január 22-én Wilson újabb koncepciót ismertetett az amerikai szenátussal, mely már emlékeztet az egy évvel későbbi híres wilsoni 14 pontra. Ugyanebben a hónapban Németország korlátlan tengeralattjáró-háborút hirdetett. A cél az volt, hogy Angliát elvágják a tengerentúli (amerikai) utánpótlási útvonalától. Noha korábban bebizonyosodott, hogy az akkori német tengeralattjáró flotta képtelen lenne a teljes blokádot fenntartani, mégis meghirdették a veszélyes háborút. Ennek következménye volt, hogy megelégelve az elsüllyesztett amerikai kereskedelmi hajók miatti veszteségeket, április 6-án az Amerikai Egyesült Államok az antant oldalán belépett a háborúba. Ettől kezdve hatalmas mennyiségű hadianyagot és kétmillió katonát szállított az USA Európába. Egyetlen reménysugár csillogott már csak a központi hatalmak előtt: ha a forrongó Oroszország kiesik a háborúból, a megszűnő keleti frontról átvezényelt csapatokkal eldönthető a háború kimenetele, mielőtt az amerikaiak felfejlődnek. A Monarchia tehát minden haderejét az olasz frontra irányíthatta: október 24-én megindult a XII. isonzói csata, novemberre az Osztrák–Magyar csapatok áttörték az olasz vonalat és előrenyomultak a Piave folyóig. A nyugati fronton ugyanakkor jelentős változás nem történt.
Időközben 1917. június 15-én a király felkérésére lemondott a háború legfőbb támogatójának számító Tisza István, s – alig két hónapra – Esterházy Móric lett a miniszterelnök. Esterházy utóda (1917. augusztus 20-ától) Wekerle Sándor lett, aki immár harmadszor alakíthatott kormányt. Wekerle azonban Tisza-féle politika folytatójaként a német szövetség – és a háború folytatásának – a híve volt.
1917. június 29-én hadba lép az antant oldalán Görögország, ami a balkáni front újranyitásával fenyegetett. 1917 – kevésbé jelentős – eseményei még: 1917. március 5-én Bukarest mellett aláírták az előzetes békeszerződést Romániával, mellyel semlegesítették az országot, s a központi hatalmak szabad átvonulási lehetőséget kaptak az országon az oroszokkal szembeni támadásokhoz. 1917. december 6-án az addig az orosz birodalom részének ismert Finnország kikiáltotta függetlenségét, melyet mind az antant, mind a szovjethatalom elismert, Németország ugyanakkor külön szerződést kívánt kötni, mert csak azzal tudta volna az érdekszférájába vonni a finneket.

1918-ban Németország a mindent eldöntő legnagyobb áttörésre készült. Miután megszűnt – vagy legalábbis kevésbé veszélyessé vált – az orosz front, a németek átcsoportosíthatták haderejük egy részét Franciaországba. Noha hadászati szempontból az 1918-as nyugati német támadás igen jól megtervezett volt, a hadvezetés egész egyszerűen figyelmen kívül hagyta azt a szempontot, hogy az antant mind gazdaságilag, mind a hadieszközök és az emberállomány terén egyaránt jelentős túlerőben van. Noha a német hadiipart 1918-ban már csúcsra járatták, például tüzérségi fegyverekből annyit tudtak csak előállítani, mint az angolok – és akkor ehhez még hozzá kell számolni a megviselt, de teljesítőképes francia hadiipar teljesítményét, no meg a háborúba frissen belépett Amerika Európába szállított hadieszközeit. 1918 elején a nyugati fronton 4 millió német katona állt szemben az antant 5 milliós (és folyamatos utánpótlásban részesülő) hadseregével. A német légiflotta az antanténak a háromnegyedét tette ki, német tankból pedig csak néhány tucat volt a több száz angol, amerikai és francia harckocsival szemben. Ilyen erőviszonyok közepette indult meg a mindent elsöprőnek szánt német támadás március 21-én. A terv az volt, hogy elszigetelik egymástól az angol és a francia harcvonalat, majd megsemmisítik a francia haderőt. A több szakaszban zajló támadássorozat végül az eredeti tervtől eltérő irányban folyt, gyakorlatilag a La Manche csatornától Reimsig tartó front teljes szélességében, s noha területi nyereséget hozott, kivéreztette és feldarálta a német hadsereget. Június közepére a németek kénytelenek voltak felfüggeszteni a támadásokat, mivel arra sem maradt erő, hogy a megszerzett területeket megtartsák, ráadásul a francia és az angol harcvonalat sem sikerült teljesen elszigetelni egymástól.

Kanadai gyalogság előre nyomul Mark II tank mögött, Vimy Ridge

Az antant végső csapása

A katonai összeomlás után hamarosan jött a vég: elsőként Bulgária lépett ki a háborúból és 1918. szeptember 29-én Theszaloníkiben aláírta a fegyverszüneti egyezményt. Ezt követően október 30-án az Mudros városban került sor Oszmán Birodalom kapitulációjára.
Október 24-én az olasz hadsereg jelentős támadást indított az alpesi fronton és gyors ütemben foglalták vissza a korábban a caporettói áttörés során elvesztett területeket. Ezt követően a Vittorio Venetói csata következményeként a monarchia hadserege gyakorlatilag felbomlott és nem tudott ellenállni az olaszoknak. A katonai vereséget követte a monarchia felbomlása: október utolsó heteiben sorra robbantak ki az utódállamok függetlenségéhez vezető forradalmak Budapesten (őszirózsás forradalom, október 28.), Prágában és Zágrábban. Október 29-én a monarchia képviselői békét kértek az olaszoktól, akik folytatták az előrenyomulást és elfoglalták Trento, Udine és Trieszt városokat. November 3-án a monarchia ismét megadást kért az olaszoktól, akik a párizsi szövetséges legfelsőbb parancsnoksággal való konzultálás után megszabták feltételeiket. Olaszország és Ausztria képviselői november 3-án a Villa Giusti-ban, Pádua közelében írták alá a fegyverszüneti egyezményt, míg a Habsburg-család trónfosztása és a köztársaság kikiáltása következtében Magyarország ugyanezen a napon, de önálló fegyverszüneti egyezményt kötött a szövetségesekkel.
Németországban a kieli matrózok engedetlensége és október 29-én kitört lázadása hamarosan forradalomhoz vezetett, november 9-én a császár lemondott a trónról és Hollandiába menekült. Ezt követően november 11-én írták alá a franciaországi compiègne-i erdőben állomásozó vasúti szerelvényen a fegyverszüneti egyezményt Németországgal, amely „a tizenegyedik hónap tizenegyedik napján 11 órakor” lépett életbe. Ekkor a nyugati front szemben álló hadseregek beszüntették a harcok és visszavonultak állásaikból. A kanadai haderő egyik katonáját, George Lawrence Price-t tartják hagyományosan a háború utolsó áldozatának, akit egy német mesterlövész lőtt le 10.58-kor.
A szövetségesek és a központi hatalmak formálisan még hónapokig hadban álltak egymással, mivel a Párizs környéki békeszerződéseket csak 1919-1920-ban írták alá. 1919. június 28-án Németország képviselői aláírták a versailles-i békeszerződést, szeptember 19-én a Saint Germain-i békeszerződést Ausztriával, és 1920. június 4-én a trianoni békeszerződést Magyarországgal. Az Oszmán Birodalommal 1920. augusztus 10-én írták alá a sèvres-i békeszerződést, de a birodalom felbomlása és a török függetlenségi háború kirobbanása miatt 1923. július 4-én a Törökország és az antanthatalmak képviselői aláírták a lausanne-i békeszerződést.
Az első világháború végének hivatalosan a november 11-én aláírt békeszerződést tekintik, és a legtöbb országban (mint például Nagy-Britanniában és Belgiumban) ezen a napon emlékeznek meg az első világháború áldozatairól.