英法联军的战役计划是陆军在加利波利半岛登陆，从背后占领土耳其炮台，使舰队易于突破达达尼尔海峡，进入马尔马拉海。基钦纳任命陆军上将伊恩·汉密尔顿为爱琴海战区司令。这个战役实际是以陆军为主的一次进攻战役，海军成了辅助力量。
在进攻之前，联军方面便出现了一些准备和组织方面的毛病。1915年3月5日基钦纳才决定派出英国精锐部队第29师作为进攻主力，3月26日第29师从英国登船启程。但后来发现运输舰没有按照战备需要装载，火炮和弹药分别装在不同的船上，机关枪被压在所有货物底下，很难取出来。
处于达达尼尔海峡最近的利姆诺斯岛上的临时码头穆兹罗斯港只是个小码头，设施简陋，无法重新装船。整个运输船队只好返回离达达尼尔海峡700海里的亚历山大港，重新装船。
在埃及，陆军士兵住在帐篷里，军需官指挥搬运工人和水手卸船，重新装船，把一起用的东西放在同一处，以便按使用预定次序卸载。这样又耽误了近三个星期的时间，直到4月23日英国第29师才到达集运地点利姆诺斯岛上的穆兹罗斯港。同时，开战后才发现英法联军缺乏山地作战的那种火炮，医院设备，以及壕堑工程所需之铁镐、铁丝网。高级指挥官对进攻目标几乎一无所知，没有一张像样的地图，甚至不知道该地区是否有水。
汉密尔顿将军离开伦敦的时候，还没有选定登陆地点。还与英国以往的两栖行动一样，这一次仍没有统一的陆海军指挥。战斗中，只是汉密尔顿和他的参谋人员登上了海军少将罗贝克的旗舰“伊丽莎白女王号”进行观察和策划，这似乎是统一指挥的一点儿象征。
在英法拖延不决的时候，土耳其方面加强防御。土耳其政府把防守半岛的指挥权交给德国驻土耳其的军事使团头目奥托·利曼·冯·桑德斯将军。桑德斯要求把所有能用的火炮都调到加利波利半岛，兵力由原来的四个师增加到六个师，从四万人增加到六万人。在指挥官中就有未来的土耳其共和国的陆军部长思维尔·帕夏和第一任总统穆斯塔法·凯末尔。桑德斯还充分利用时间对土耳其士兵进行强化训练，在协约国部队可能登陆的所有滩头后面挖筑相互衔接的壕堑，配以机枪火力点和铁丝网。他把两个师的兵力布置在海峡亚洲一侧的库姆卡莱岬，四个师布置在欧洲一侧。其中一个师是作为机动兵力的预备师，这个师的师长就是令人生畏的凯末尔。桑德斯在布置兵力方面的主要缺点是把协约国部队的主要登陆地点估计错了。
汉密尔顿的计划是以他最有战斗经验的第29师约一万七千人在海勒斯角登陆。29师首先在海军炮火支援下占领海勒斯角背后五英里处的阿奇巴巴山，然后在阿奇巴巴山的炮火支援下进而夺取基利迪尔巴希尔高地。
他认为这个高地上的要塞控制着达达尼尔海峡最窄处通道，因而应该是自己的主要目标。澳大利亚和新西兰军（澳新联军）约三万人在半岛中部加巴岬以北一点儿的地方登陆，汉密尔顿预料通过海岸开阔地带到达半岛的高山山脊，在山脊上架起大炮便可切断敌人的补给线和打击敌人的增援部队。皇家海军步兵师向半岛北部的搏拉耶尔，法国步兵师的两个团向亚洲岸边的库姆卡莱进行佯动。每支登陆部队均由战列舰和巡洋舰予以支援。
4月24日傍晚200余艘军舰满载登陆士兵驶向各自目标，25日黎明前发起了登陆进攻。指挥澳新联军的伯德伍德将军想给敌人来个措手不及，决定先头部队在黎明前登陆。先头部队上岸后并没有遇到所预料的平缓的坡地，而是陡峭的山崖。他们冒着步枪和机枪的火力网向上攀登。幸好守军人数不多，很快停止射击向内地撤退。随后遇到是更复杂和更可怕的地形，一道道深谷和更为陡峭的山岭。
很快，穆斯塔法·凯末尔的预备兵：匀赶来，在加巴岬挡住了澳新联军的前进，海勒斯角的几处登陆地点没有：遇到多少障碍，但在主要地点却遇到了重大障碍，遇到从战壕和要塞碎石工事后面的步枪和机关枪的猛烈射击，受到重大伤亡之后占据了海滩一线，到26日午前，所有登陆部队总算站稳了脚。但由于情况不明，组织混乱，仅在前两天的登陆过程中，英法联军就有一万余人的重大伤亡，并且不断遭到敌人骚扰，只能勉强坚守阵地。
登陆虽然成功，但远未达到目的，既没有到达阿奇巴巴山，更从未到达基利迪尔巴希尔高地，战争很快变成了一场毫无价值的残酷战斗，形成僵持局面。澳新联军一万八千余人被围困在两英里长，不足两英里宽的海滩区域，两端又被悬崖峭壁所阻塞。在这块有限的地区内，人员、牲畜、：起炮、军需品乱成一团。部队不断遭到敌人的袭击和骚扰，被迫挖掩体，忙于防御，寸步不能前进。土耳其人把火炮从海峡撤出来，加强海勒斯防守。为了躲避联军海军大炮的攻击，土耳其人把战壕往前挖，尽量贴近英国人的战壕。在长期僵持中，铁丝网，后勤需求急骤增长，伤亡不断上升。在海勒斯一带，英军在四月底至五月中曾发动三次进攻，都以惨重失败告终。仅在第三次进攻中，一万六千人便伤亡四千五百人。五月以后，酷暑、缺水和尸体散发的恶臭使部队生活更加困难。
战役初期，英法海军同样遭受严重损失。五月底前，英国连续损失三艘战列舰。5月13日，一艘土耳其驱逐舰在夜色掩护下偷偷溜进达达尼尔海峡，用鱼雷击沉英国战列舰“哥利亚号”。5月25日，27日，德国潜艇“U一21号”连续击沉英国战列舰“胜利号”和“威严号”。鉴于潜艇威胁，英国急令“伊丽莎白女王号”返回英国，加强自己的海军力量，派去一艘装有14英寸大炮、不怕水雷的浅水重炮舰和13艘潜艇到达战区。
英国潜艇的活动显得卓有成效。它们常常穿过达达尼尔海峡进入马尔马拉海，组成巡逻队骚扰土耳其船队。这些潜艇摧毁运送补给的船只，袭击后勤船队，对海岸进行小规模袭击，甚至炸沉停泊在君士坦丁堡港外的两艘军舰。潜艇的活动迫使土耳其放弃海上运输，部队靠步行，物资靠骆驼或牛车运输。但这些并没有根本改变陆上的僵持局面。
为了打破僵局，六月初英国决定增派五个师的兵力继续支援战役。8月6日，汉密尔顿在加巴岬发起新的攻势，同时派出两个师的兵力在苏夫拉湾登陆实行奇袭，目的在于两支兵力会合一起，拦腰切断加利波利半岛。但这一次进攻再次暴露出计划、组织方面的失误和混乱，指挥上的优柔寡断。多数部队被陡立的山脊与无法逾越的沟壑所阻。一个由英国人和尼泊尔人组成的混合营经过拼死厮杀，到达了制高点，甚至可以俯视达达尼尔海峡了。但他们首先遭到很可能来自自己舰队的强烈炮火的轰击，随后被穆斯塔法·凯末尔指挥的土耳其军队赶下了山脊。两地的进攻和登陆都遭到土耳其狙击手和炮手的猛烈还击。在苏夫拉湾登陆虽已成功，但也像其他地方一样很快被困在海滩。8月10日，第一次全面进攻暂时完全停止。在这次进攻中，不足五万的作战人员中，死、伤、失踪者总数共约一万八千人。8月21日至22日，英军在苏夫拉湾的进攻又一次失败，一万四千作战人员中，竟损失五千三百人。在八月，英法联军共伤亡四万人以上。
11月间，英法登陆部队遭到一场罕见的自然灾害的袭击。最初是雷阵雨，随后是24小时的倾盆大雨，继之是雨夹雪，然后转入令人目眩的暴风雪，地上雪深达两英尺。双方对这突如其来的袭击都全然没有准备，被淹死在战壕里的计一千人，冻疮患者逾五千人。
至11月，英国方面已充分意识到，加利波利战役是一场失败，决定撤退。撤退由汉密尔顿将军的继任者查尔斯·门罗将军主持。澳新联军的士兵在连续五个夜晚，按精心制定的时间表撤退，在四个白天内，巧妙地装出人员充足的样子，模拟出与平时一样的步枪和火炮的射击效果，竟使敌人对撤退毫无觉察。在海勒斯地区，尽管土耳其人曾发动过一次猛烈进攻，英军仍仅在一个多星期里便撤走了全部步兵和炮兵。撤退从12月19日开始，于1916年1月9日完成，撤退中竟无一人伤亡，撤退成功的最主要原因是计划周密，纪律严明，严格按照合乎实际的时间表进行。这次撤退被人称做是“前所未见的杰作”，“战争史上最出色的一次两栖撤退”。
撤退虽然异常出色，进攻却是一场惨败。整个战役中，除海军损失外，英法部队共伤亡25万人（其中英国21万人，法国四万七千人），经过七个月的战斗，仍然停留在四月份所占位置上。土耳其人也有同样数量的伤亡，但他们守住了通往达达尼尔海峡和君士坦丁堡的要塞基利迪：尔巴希尔。英法联军进攻战役失败的原因是：最初缺乏陆海军的密切协同配合，攻击行动缺乏突然性，缺乏充分准备，组织混乱，对敌方情况不明，指挥上时而盲目乐观，时而犹豫不决。
这次失败当时使许多人威信下降，导致英国军政界一系列人事变动。丘吉尔被迫离开了海军大臣的职务。费歇尔1915年5月因抗议向爱琴海增派军舰而辞职，从此结束了他的事业。陆军大臣基钦纳离开了主持战争委员会的岗位。汉密尔顿再也没有被授予战地指挥权。首相阿斯奎斯因参与作出达达尼尔海峡——加利波利半岛战役的决定，后来也因此被劳埃德·乔治所取代。
但整个战役设想并非不具有新奇可取之处。如果战役成功（也的确险些成功），便可能使俄国暂时免于崩溃，使巴尔干中立国倒向协约国方面，使土耳其瘫痪，甚至可能大大缩短战争进程。所以有人评论说，失败的错误“并不在于观念本身，而在于怎样把观念付诸实施方面。”也有人认为，“从历史的角度回顾君士坦丁堡战役，它却是第一次世界大战中最具正确战略观点的一次行动。”还值得一提的是，加利波利半岛战役是有史以来最大的一次两栖进攻战役，它对未来战争具有相当影响，提供了足够的经验与教训。