התוכנית כללה חצייה של מדבר סיני, צליחה של התעלה על ידי כלי צליחה, הפתעת הכוחות הבריטיים וכיבוש אסמאעיליה, הנמצאת על הגדה המערבית של התעלה. המכשול העיקרי בתוכנית, כמו גם במסעות המלחמה העתידיים דרך מדבר סיני, הייתה אספקת המים והמזון הדרושים לצבא. התוכנית התבססה על כך שהכוח התוקף יישא איתו את המים והמזון הדרושים לו. מנות הקרב שנקבעו היו 600 גרם ביסקוויטים, 150 גרם תמרים, 9 גרם תה ו-4 ליטר מים לחייל ליום. כמו כן התבססה התוכנית על מים מהבארות ובורות המים הקיימים במדבר סיני, ולכן הצריכה התקפה בעונת הגשמים, כלומר בחודשים דצמבר-ינואר. אילוץ זה הכריח את הצבא העות'מאני להיערך למתקפה בחופזה, והמסע הראשון לכיבוש התעלה אכן התרחש בינואר 1915, כחודשיים לאחר כניסתם של העות'מאנים למלחמה. אספקת המזון התבססה על כך שכל חייל יישא איתו מנות קרב המספיקות ל-14 יום. על פי התוכנית חציית מדבר סיני תארך 10 ימים, לאחר מכן תיכבש אסמאעיליה והחיילים יידרשו להחזיק בה 4 ימים נוספים עד שאספקה נוספת תגיע. התוכנית התבססה גם על התקווה שהפלישה הטורקית למצרים תביא למרד של ערביי מצרים נגד הבריטים שתביא לסילוקם. תוכנית זאת התבססה על הקריאה של הסולטאן הטורקי ל'ג'יהאד', וכן על פעילות אינטנסיבית של מרגלים גרמנים ועות'מאנים במצרים. הכוח העות'מאני התוקף מנה 25 אלף חיילים, טורקים, כורדים ערבים ובדווים. על פי התוכנית המקורית כוח זה הצריך 15 אלף גמלים עבור נשיאת הציוד והאספקה הדרושים אך מספר הגמלים שאותו הצליח הצבא לגייס היה קטן מזה.
באופן מסורתי היו שלושה נתיבי מסע מארץ ישראל למצרים: דרך צפונית העוברת במקביל לחופי הים התיכון, דרך דרומית הקרויה דרב אל חג' (אשר ששימשה עולי רגל מצריים בדרכם למכה דרך עקבה), ודרך אמצעית המתחילה בבאר-שבע ומשם ממשיכה לעוג'ה אל חפיר, לביר חסאנה ולאיסמעיליה. מכיוון שהימים נשלטו על ידי משחתות אנגליות וצרפתיות, ומשום שהפיקוד הגרמני-עות'מאני חשש מהחפת כוחות מהים שינתקו את קווי האספקה של הכוח התוקף, נבחר הנתיב המרכזי, הפנים יבשתי, על אף שמספר הבארות לאורכו היה הנמוך ביותר. בנוסף נשלחו יחידות קטנות להתקפות הסחה דרך הנתיב הצפוני והדרומי.
הקרב הראשון על התעלה.
חציית מדבר סיני החלה ב-14 בינואר 1915. ג'מאל פאשה רכב בראש הכוח שמנה כ-20,000 חיילים, ועשר סוללות תותחים. בשבוע הראשון צעד הכוח לאור יום כאשר הוא נושא איתו מכלי מים ענקיים. תנועת הכוח זוהתה כבר בשלב מוקדם על ידי מטוסי סיור בריטיים. לאחר השבוע הראשון החל הטור לצעוד בלילות, על מנת שמקום המתקפה לא יתגלה. ב-31 בינואר הגיע חלקו הגדול של הצבא לנקודת הערכות באזור שבין האגם המר הגדול ואגם תמסח, סמוך לעיר אסמאעיליה שעל גדות התעלה. בשלב זה נשלח כוח קטן צפונה על מנת לתקוף את קנטרה וכוח קטן דרומה שעליו הוטל לתקוף את העיר סואץ בעוד המתקפה המרכזית יועדה להתרחש באיסמעיליה. המתקפה החלה ב-2 בפברואר. סופת חול עיכבה את תחילת המתקפה, וכתוצאה מכך ההתקפה החלה לאחר הזריחה כך שהכוח התוקף זוהה על ידי הבריטים בשלב מוקדם. הטורקים החלו לחצות את התעלה בסירות מתנפחות רפסודות וגשר דוברות, ואולם הם נתקלו בהתנגדות עזה מהכוחות ההודיים שהיו מוצבים בצידה השני של התעלה. במקביל מספר ספינות קרב הצטרפו למערכה, וחלקם נפגעו מאש הארטילריה העות'מאנית. עד צהרי 3 בפברואר כל כלי הצליחה של העות'מאנים הושמדו מלבד שלוש סירות. רק כ-700 חיילים עות'מאנים הצליחו לחצות את התעלה, ואלו בסופו של דבר נהרגו או נתפסו בשבי. גם המתקפות על סואץ וקנטרה נכשלו.
בזיכרונותיו כותב ג'מאל פאשה, שב-3 בצהריים הוא וקציני המטה שלו הבינו שהמתקפה נכשלה. בשלב זה, על פי זיכרונותיו, טען הגנרל הגרמני קרס פון קרסנשטיין ש"לדעתו זו חובתו של הכוח התוקף למות עד האיש האחרון על גדות התעלה" אך ג'מאל פאשה לא שעה אל עצה זו והכריז על נסיגה.
על פי יומניו של פון קרסנשטיין 192 חיילים עות'מאנים אבדו בקרב, 366 נפצעו וכ-700 הוכרזו נעדרים, רובם מתוך הכוח שהצליח לחצות את התעלה ונלקחו בשבי בידי הבריטים. ציפיות הטורקים שמסעם יביא למרד כללי במצרים, וכן להתמרדות בקרב החיילים המוסלמים בקרב הכוחות ההודיים שהגנו על התעלה התבררו כבלתי מבוססות. גם מתקפות ההטעיה מדרום ומצפון נחלו כישלון, ובעיקר לא גרמו להסטה של כוחות בריטיים מקרבת איסמעיליה. מנגד הנסיגה הטורקית מהתעלה, וחזרה לארץ ישראל התבצעה באופן מסודר ללא אובדן של כוחות נוספים לעות'מאנים, ואילו הכוחות הבריטיים לא היו ערוכים למרדף אחר הכוחות הנסוגים.
פברואר 1915 ועד יולי 1916.
לקחי המתקפה ויישומם.
הכוחות הבריטיים, כהפקת לקחים מהמתקפה הראשונה, שינו את תפיסת ההגנה על התעלה - והקימו מוצבים לאורך הגדה המזרחית של תעלת סואץ. שינוי התפיסה מיוחס לשר ההגנה הבריטי, הלורד קיצ'נר שאמר: "מי כאן מגן על מי? אתם על התעלה או התעלה עליכם?". במרץ 1915 מונה סר ארצ'יבלד מארי לעמוד בראשות הכוחות הבריטיים בחזית המצרית והורה על הזזת המוצבים מקו התעלה מזרחה לעומק בסיני. הקמת מוצבים אלו אפשרה שליטה יעילה יותר על צירי התנועה בסיני, שליטה המאפשרת לעצור את התקדמות הצבא התוקף לפני התעלה, ויתרה את הצורך לפרוש כוחות לכל אורך התעלה. המוצב המזרחי ביותר שהוקם היה ברומני. הקמת מוצבים אלו הציבה בפני הבריטיים אתגר לוגיסטי גדול, שכן בעוד הצד המערבי של התעלה מושקה מתעלת מים מתוקים, ומקושר בקווי תחבורה נוחים, הצד המזרחי של התעלה היה חסר את התשתית הזו. על מנת לענות על הצרכים הלוגיסטיים, הורחב מאוד הבסיס בקנטרה, והיה למרכז לוגיסטי עצום ממדים. הוקמו רציפים ודוברות שאפשרו העברה של כוחות וציוד את התעלה, והוחל בהקמה של מסילת רכבת וצינור מים לאורך החוף הצפוני של חצי האי סיני.
המתקפה על סואץ אומנם נכשלה, אך לימדה את הן את העות'מאנים והן את הבריטים שמתקפה כזאת אפשרית, וכן שניתן לשתק את התנועה בתעלה, גם ללא צליחתה, על ידי כיבוש שוליה המזרחיים ומשם שליטה באש על השיט בתוואי בתעלה.
עם חזרתו לארץ ישראל הכתיר ג'מאל פאשה את ההתקפה כ'ניצחון מזהיר', והחל בהכנות למתקפה נוספת. הוקמה יחידת כוחות המדבר, אשר מפקדתה שוכנה בבאר שבע, והייתה תחת פיקודו של הגנרל קרס פון קרסנשטיין. במהלך 1915 יחידה זאת ערכה פעולות פשיטה קטנות היקף אך טורדניות על הכוחות הבריטיים בסיני שכללה התקפות על מוצבים בריטיים וניסיונות להנחת מוקשים לאורך התעלה. א.פ. וייל מציין שקרסנשטיין מילא תפקיד זה ב"רוב תחבולה ומרץ".
חלק חשוב בהיערכות העות'מאנית להמשך המערכה היה לשיפור מערך התחבורה, שהתבטא בשיפור מערך הרכבות בארץ ישראל. לפני המלחמה פעלו בארץ ישראל מסילת הרכבת יפו–ירושלים, ורכבת העמק אשר קישרה את חיפה באמצעות מסילת הרכבת החיג'אזית עם דמשק. במהלך המלחמה נסללה המסילה המזרחית העות'מאנית בין תחנת הרכבת טולכרם לתחנת הרכבת לוד ומשם לבאר שבע לתוך חצי האי סיני עד לקוסיימה (ראו מסילת הרכבת מנחל שורק לקוסיימה). הרכבת בשיאה אפשרה נסיעה מדמשק ועד החזית בסיני, אך נתקלה בקשיים עקב הפסקת ייבוא הפחם לאזור (בעקבות המצור הימי של מדינות ההסכמה), ולכן נאלצה להתבסס על כריתת עצים מכל רחבי האזור.
קו תחבורה נוסף שהיה פעיל במהלך המלחמה עבר מעבר הירדן המזרחי, דרך ים המלח ומשם לירושלים. לצורך קו זה נבנו רציפים והובאו ספינות לים המלח.
המשבר הכלכלי ומכת הארבה.
עם הצטרפות העות'מאנים למלחמת העולם הראשונה החל משבר כלכלי חמור בארץ ישראל סוריה ולבנון. ההשלכה המיידית של הצטרפות העות'מאנים למלחמה הייתה הפסקת התעבורה הימית לארץ ישראל, בשל השליטה הימית של מדינות ההסכמה. דבר זה הביא לקריסת ענף התיירות באזור (שעד למלחמה נהנה מזרם גדול של צליינים, בעיקר מרוסיה), ולהפסקת התמיכה הכלכלית של יהדות אירופה ביישוב היהודי (אם כי החל סיוע רב של יהדות ארצות הברית, כל עוד מדינה זאת שמרה על נייטרליות במלחמה).
בעוד שחורף 1914 היה מרובה בגשמים, שנת 1915 הייתה שנת בצורת, אשר אליה התווספה מכת ארבה חמורה אשר גרמה לנזקים אדירים לחקלאות. יחידות צבא נשלחו לעזור לפלאחים להילחם בנחילי הארבה, ללא הצלחה מרובה. גיוס החובה לצבא העות'מאני הותיר, בעיקר עבור היישוב הערבי, משפחות רבות ללא מפרנסים דבר שהוביל אותם לחרפת רעב. מאמצי המלחמה הביאו את הצבא העות'מאני להחרים ציוד רב, או ל'קנות' ציוד בתמורה לשטרות שאיבדו את ערכם במהלך המלחמה.
למשבר הכלכלי היו השלכות על עמידות הצבא העות'מאני במלחמה. אלכסנדר אהרונסון, אשר התנדב לצבא העות'מאני בראש חבורת צעירים יהודיים דיווח בספרו על תנאי המחיה והציוד הירוד של הצבא העות'מאני. תנאים אלו שהצטרפו ליחס הרע שהופגן כלפי המתגייסים היהודיים (אשר בין היתר נשלחו לפלוגות העבודה, ה'עמלייה' ולא לצבא הלוחם) הביא אותו ורבים מחבריו לערוק מהצבא. סיבה נוספת לעריקה, בעיקר בקרב החיילים הערביים, היה הצורך לפרנס את משפחותיהם. המשבר הכלכלי הוביל להתמרמרות של האוכלוסייה נגד השלטון הטורקי, והקל על גיוס סוכנים על ידי הבריטיים אשר קיבלו מטבעות זהב בתמורה לעבודתם.
ההוצאות להורג בביירות.