6 августа на германских позициях под крепостью Осовец было развёрнуто 30 газобаллонных батарей, которые в 4 часа утра, дождавшись попутного ветра, начали выпуск хлора. Газ в итоге проник на общую глубину до 20 км, сохраняя поражающее действие на глубину до 12 км и до 12 метров по высоте. Вслед за газовой атакой начался обстрел со стороны германской артиллерии, причём часть снарядов также имела химический заряд. За этим началось наступление германской пехоты, в котором участвовало в общей сложности до 7000 человек. Немцы с лёгкостью заняли две первых линии обороны, которые совершенно обезлюдели, и продвигались дальше. Однако на ряде участков пехота столь рьяно устремилась вперёд, что на полном ходу забежала в облако газов, предназначавшихся для русских. В результате из строя выбыли несколько сотен немецких солдат. Несмотря на это атака продолжалась. Нависла угроза рассечения всей русской обороны и последующего неизбежного падения крепости. Комендант крепости генерал-лейтенант Николай Бржозовский отдал приказ контратаковать противника в штыки. Контратаку возглавил ротный командир подпоручик Владимир Котлинский. Вместе с остатками своей роты и ещё 3-х рот он повёл за собой бойцов, наименее пострадавших от газа. Это было ужасающее зрелище: в штыковую атаку шли люди с химическими ожогами, с лицами земляного цвета, обмотанные тряпками (единственное русское средство защиты от газа), и вместо криков «ура» издающие страшные, нечеловеческие хрипы (атака «мертвецов»). Несколько десятков оставшихся в живых русских солдат обратили в бегство германскую пехоту. В ходе боя за первую и вторую линии укреплений был смертельно ранен подпоручик Котлинский. Несмотря на это, к восьми часам немецкий прорыв был ликвидирован полностью. Из строя гарнизона крепости выбыло более 1600 человек. Защитниками крепости были приняты все рекомендованные для противодействия газу меры: противогазовые повязки, распылители, зажигание соломы и пакли впереди, мелкие водяные канавки. Однако эти меры оказались не очень эффективными. В значительной степени спасло гарнизон от громадных потерь то, что утро 6 августа было холодное, туманное и сырое, сильно росистое, и газу пришлось пройти частично над мокрым болотом, рекой и водными рвами, что сильно ослабило силу газовой атаки.
С середины 1916 г. воюющие стороны начали широко применять БОВ с артиллерийскими средствами. Это позволило резко сократить сроки подготовки химического нападения, сделало его менее зависимым от метеорологических условий и дало возможность применять БОВ в любых агрегатных состояниях: в виде газов, жидкостей, твердых веществ. Кроме того, появилась возможность поражать тылы противника.
22 июня 1916 г. под Верденом за 7 часов непрерывного обстрела немецкая артиллерия выпустила 125 тыс. снарядов с удушающими БОВ.
15 мая 1916 г. французы во время артиллерийского обстрела применили смесь фосгена с четыреххлористым оловом и треххлористым мышьяком, а 1 июля смесь синильной кислоты с треххлористым мышьяком.
В августе 1915 г. в России был впервые произведен хлор, в октябре началось производство фосгена, в феврале 1916 года было организовано производство синильной кислоты. К осени 1916 года требования армии на химические 76-мм снаряды удовлетворялись полностью: армия получала ежемесячно 5 парков (15000 снарядов), в том числе 1 парк ядовитых и 4 удушающих. Русские войска во время осуществления знаменитого Брусиловского прорыва в июне 1916 года подавляли артиллерийские батареи противника снарядами, снаряженными фосгеном и хлорпикрином. Весной 1917 года в войска стали поступать химические боеприпасы для миномётов и ручные химические гранаты, были разработаны и готовились к применению в боевых условиях 107-мм пушечные и 152-мм гаубичные химические снаряды.
С 1917 г. воюющими странами стали применяться газомёты (прообраз миномётов). Немецкие газомёты стали причиной «Чуда у Капоретто». Массированное применение газометов группой Крауса, наступающей в долине реки Изонцо, привело к быстрому прорыву итальянского фронта. Британцы тоже применяли газометы, которые могли стрелять минами, снаряженными ядовитой начинкой.
Впервые иприт был применён Германией 12 июля 1917 года против англо-французских войск, которые были обстреляны минами, содержавшими маслянистую жидкость, у бельгийского города Ипра. В период с декабря 1917 г. по май 1918 г. немецкие войска произвели 16 атак на англичан с использованием газометов. Однако их результат, из-за развития средств противохимической защиты, оказался уже не столь значительным.