16 февраля в 5 часов утра части Кавказской армии без боя вошли в Эрзурум — ключевой город и крепость, открывающий дорогу вглубь Турции. Большинство фортов и сам город турецкие солдаты оставили сами, оказавшись после прорыва русских к ним в тыл под угрозой окружения. В результате 3-я турецкая армия была полностью разгромлена. 17 февраля русскими был взят город Битлис, открывающий свободный проход в Месопотамию. Утром 21 февраля в Эрзурум въехал царский наместник на Кавказе Великий князь Николай Николаевич.

Всего за время Эрзурумской операции Кавказская армия под командованием генерала Юденича продвинулась на 150 км. Турки потеряли 66 тысяч человек убитыми и ранеными, 13 тысяч пленными. При этом потери русских войск были минимальными — 2339 убитыми и 6 тысяч ранеными. Эрзурумская операция укрепила боевой дух русской армии на фоне поражений на европейском театре военных действий.