ההתקדמות הבריטית לכיוון סיני נועדה בראש ובראשונה להרחיק את המלחמה מתעלת סואץ, ואולם ההצלחה הבריטית הגדולה בקרב רומני סימנה את הדרך להמשך ההתקדמות הבריטית לכיבוש ארץ ישראל וסוריה. ההחלטה על קמפיין זה לא הייתה מובנת מאליה וחברי קבינט רבים באנגליה סברו שאין לארץ ישראל חשיבות אסטרטגית, ושאין צורך 'לבזבז' כוחות על מה שנחשב לזירה צדדית של המלחמה, כוחות שנחוצים בזירה המרכזית של המלחמה - באירופה. מנגד חברי קבינט אחרים, ובראשם ראש ממשלת אנגליה לויד ג'ורג', דחפו להמשך ההתקדמות הבריטית. לויד ג'ורג' נכנס לתפקידו בדצמבר 1916, ומיד עם כניסתו לתפקיד שלח מברקים לסר ארצ'יבלד מארי, מפקד הכוחות הבריטים בחזית, שבהם הוא הודיע לו שדרושות לו הצלחות בריטיות בחזית המזרח תיכונית. עם זאת, בקשתו של מארי לשתי דיוויזיות נוספות שהיו נחוצות לשם ההתקדמות לאל-עריש נענתה בשלילה. תום שגב, בספרו 'ימי הכלניות' טוען שלמסע השידול של חיים ויצמן (שהיה ביחסי ידידות וקרבה עם לויד ג'ורג' וחברי קבינט אחרים), בו הוא טען שכיבוש ארץ ישראל על ידי הבריטים יביא לתמיכה של העם היהודי במאמץ המלחמה הבריטי, משקל רב בקבלת ההחלטה להרחבת הקמפיין.
הרכבת הבריטית צינור המים ודרך החבלים.
להבדיל ממסעי המלחמה העות'מאניים שהתבססו על חציה מהירה של המדבר על ידי כוחות גדולים, ללא קווי אספקה מסודרים, ההתקדמות הבריטית לתוך סיני ולכיוון ארץ ישראל התבססה על בניית קווי אספקה במקביל להתקדמות הכוחות ולכן, אף שנבנתה במהירות שיא, הייתה איטית הרבה יותר. האספקה הבריטית התבססה על הנחת מסילת ברזל, הנחת צינור מים, וסלילת כביש. א. פ. וייל בסקירתו את המערכה מכנה את בניית קווי האספקה הללו: "'חתיכת עבודה' בריטית טיפוסית-איטית: יקרה מאוד וסולידית ביותר". מסילת הברזל הייתה ברוחב תקני ונבנתה על ידי פלוגת מסילת הברזל של חיל ההנדסה המלכותי. את "העבודה השחורה" ביצע 'קורפוס העבודה המצרי'. אנתוני בלווט, בספרו 'עם כוחותינו בפלשתינה' מציין שפלוגת מסילת הברזל הורכבה משתי יחידות שאנשיהן גויסו בהתאמה משתי חברות הרכבות האנגליות המובילות, ושהעבודה על המסילה נעשתה לסירוגין - ביום אחד על ידי היחידה הראשונה, ולמחרת על ידי היחידה השנייה בעוד חיילי היחידה הראשונה נחים. שיטת עבודה זו הביאה לתחרות פורה בין שתי היחידות שתרמה לסלילתה המהירה של המסילה. הקושי המרכזי בבניית מסילת הברזל והכביש היה אי היציבות של הקרקעות המדבריות בסיני. משום כך על מנת לבנות את הכביש ששימש למעבר הכוחות נעשה שימוש בחבלים כדי לעגן את הקרקע, ומשום כך הכביש שנבנה במקביל למסילת הרכבת זכה לכינוי 'כביש הרשתות' ('the wire road').
אספקת המים לכוחות המתקדמים נעשתה על ידי השילוב של הכשרת הבארות בסיני, צינור המים, וכן על העברת מים באמצעות הרכבת. מי הבארות בסיני, אף שהספיקו לחיילים העות'מאניים, נחשבו ללא-ראויים לשתייה עבור החיילים הבריטים ושימשו רק להשקיית הבהמות. הכוחות העות'מאניים השתדלו להרוס את הבארות תוך כדי נסיגתם, ובמקרים רבים ניסו גם להרעיל אותם. משום כך עסקו יחידות ההנדסה הבריטיות בשיפוץ הבארות, בחפירת בורות חדשים ובהכשרת המים בבארות. כמו כן נעשה שימוש בצינור המים וברכבת על מנת להעביר מי שתייה מאזור תעלת סואץ אל פנים סיני.
לצורך ההתקדמות לעבר סיני הפכה העיירה 'קנטרה' שלאורך חופי התעלה לבסיס אספקה עצום ממדים. מפקד הכוחות הבריטיים, סר ארצ'יבלד מארי העביר באוקטובר 1916 את מפקדתו מאיסמעיליה לקהיר, החלטה שאפשרה לו לנצח ביעילות על המאמצים הלוגיסטיים רחבי ההיקף, אך גם הפכה אותו, בניסוחו של א. פ. ויול, "לאיש מנהלה יותר מאשר מפקד צבאי בשדה".
קרבות מגדבה ורפיח.
למעשה לאחר קרב רומני החלה נסיגה עות'מאנית מדורגת לעבר ארץ ישראל ובמקביל התקדמות בריטית איטית. ההתנגדות העות'מאנית הייתה עזה במקומות מסוימים ואילו אזורים אחרים ננטשו ללא קרב. לאחר ארבעה חודשים של התקדמות איטית לצד סלילת מסילת הרכבת, בדצמבר 1916 הגיעו הכוחות הבריטים לקרבת אל עריש, שבה היה מוצב כוח של 1,600 חיילים עות'מאניים - ואולם כאשר בבוקר 21 בדצמבר תקפו הבריטים את העיר הם מצאו שהכוחות העות'מאניים נסוגו ללא קרב. במאמץ לרדוף אחר הכוחות העות'מאניים הנסוגים ב-25 בדצמבר הותקף הכוח העות'מאני שהתבצר במגדבה על ידי דיוויזיית אנזא"ק ובריגדת קורפוס הגמלים. הכוחות העות'מאניים היו מחופרים היטב וגילו התנגדות עזה, ובשעה 14:00, לאחר שההתקפות על המעוזים העות'מאניים נכשלו, הוציא מפקד הכוח, הגנרל שובל, פקודת נסיגה. ואולם לאחר הוצאת הפקודה הגיעה הידיעה שהפרשים הבריטיים הצליחו לכבוש את אחד המוצבים העות'מאניים. פעולה זאת הייתה ראשיתה של הטיית הכף בקרב, פקודת הנסיגה בוטלה ועד לרדת החשכה נכבשה העמדה, ו-1,282 חיילים עות'מאנים נפלו בשבי. ב-9 בינואר נערכה התקפה על אל-מגרונטין שבסביבות רפיח על ידי דיוויזיית אנזא"ק והבריגדה הרכובה החמישית, בפיקודו הישיר של גנרל צ'דוויק (שהיה המפקד הבכיר בסיני, מכיוון שסר ארצ'יבלד מארי נמצא במפקדה בקהיר). גם בקרב זה גילו העות'מאנים התנגדות עזה ועיקשת, ופריצת הקווים העות'מאנים ארעה שוב לאחר שהוצאה פקודת הנסיגה, בעקבות כיבוש המעוז הטורקי המרכזי בהתקפת כידונים על ידי הבריגדה הניו זילנדית אשר לא שמעה את פקודת הנסיגה. בקרב זה נלקחו בשבי כ 1,600 חיילים עות'מאניים וכ-200 נהרגו (לעומת 71 הרוגים בצד הבריטי).
לאחר הקרב נסוגו הכוחות העותמ'אניים לקו הגנה שהשתרע בין עזה לבאר-שבע, ובכך תמה המערכה על חצי האי סיני, והחלה המערכה על ארץ ישראל.
קרבות שערי עזה ובאר-שבע.
לאורך ההיסטוריה מילאו העיר עזה וסביבתה תפקיד מרכזי במסעי המלחמה של האימפריות, פעם כשער הכניסה הדרומי לארץ ישראל, ופעם כתווך החוצץ בין ארץ ישראל למצרים. מעזה, גבולו הצפון מערבי של מדבר סיני, וצפונה, מקורות המים הופכים לזמינים יותר ונפרסת רשת של כבישים, ראויים מדרכי המדבר, המחברים אותה לשאר ערי הארץ. משום כך בחודשים שלאחר קרב רומני, בעוד העות'מאנים נסוגים מחצי האי סיני, הם ייצבו קו הגנה המשתרע בין עזה לבאר-שבע, במטרה לעצור שם את הפלישה הבריטית. הקרבות על עזה היו מן הקרבות העזים ביותר שנערכו בזירה במהלכם נפלו עשרות אלפי חיילים משני הצדדים. שתי התקפות בריטיות גדולות נכשלו באביב 1917, והביאו להחלפת מפקד הכוחות הבריטיים. כיבוש באר-שבע בסוף אוקטובר 1917, ולאחריו כיבוש עזה, הביאו לפריצת הדרך ואפשרו התקדמות בריטית מהירה לתוך ארץ ישראל ולכיבוש של ירושלים בתוך פחות מחודשיים.
קרב עזה הראשון.
הקרב נערך ב-26 במרץ 1917 סמוך לעיר עזה. היה זה הקרב החשוב הראשון על אדמת ארץ ישראל. קרב עזה הראשון הסתיים בניצחון צבא האימפריה העות'מאנית בסיוע מומחים גרמנים. הבריטים לא הצליחו לפרוץ את החזית. לעות'מאנים היו 2,447 נפגעים - הרוגים, פצועים ונעדרים. לבריטים היו 467 הרוגים, 2,900 פצועים ו-500 נעדרים. תכנון ההגנה העות'מאנית בוצעה על ידי המפקד הגרמני קרס פון קרסנשטיין, שזכה לשבחים על חלקו. הכוחות הבריטים פרצו את גדרי הצברים בגבעת עלי מונטר והגיעו אל פאתי העיר. עקב בעיות בהבנת תמונת הקרב על ידי מפקדי הקרב הבכירים, קיבלו הכוחות הבריטיים הקדמיים פקודת נסיגה.
קרב עזה השני.
הקרב השני נערך ב-19 באפריל 1917 והוא החל בהסתערות מזרחית לעזה. העות'מאנים, שחיזקו את כוחותיהם לאחר הקרב הראשון, הצליחו להביס את הבריטים בקרב השני.
ב-28 ביוני 1917 מונה גנרל אדמונד אלנבי למפקד חיל המשלוח המצרי. משרד המלחמה הבריטי חיזק את צבאו של אלנבי באופן משמעותי כשתגבר אותו בשלושה גייסות - שני גייסות רגלים וגייס פרשים.
הפשיטה הבריטית על מסילת הרכבת מנחל שורק לקוסיימה.
לאחר תבוסת הכוחות הבריטים בקרב עזה הראשון ובקרב עזה השני ב-1917 חששו הבריטים שהטורקים ינסו לחדש את המתקפה לכוון תעלת סואץ ולכן ב-22 במאי 1917 יצא כח בריטי גדול מאזור תל שרוחן ויום למחרת חיבל ב-21 ק"מ של מסילה וב-9 גשרים בין ביר עסלוג' לעוג'ה אל חפיר. הגשרים המשמעותים שחובלו היו:
פעולה זו הפסיקה את תנועת הרכבות מדרום לביר עסלוג' וזו לא חודשה יותר
קרב באר שבע.
קרב באר שבע ב-31 באוקטובר 1917 הביא לפריצת הצבא הבריטי צפונה למרכז הארץ. היה זה לאחר הכישלונות בקרב עזה הראשון וקרב עזה השני להבקיע את הקו העות'מאני באזור עזה. את ההצלחה הבריטית יש לזקוף לזכות מבצע הונאה, שגרם לעות'מאנים להאמין שגם את ניסיונם השלישי להבקיע דרך למרכז הארץ יוציאו הבריטים לפועל אל מול העיר עזה. כחלק מההונאה נקטו הבריטים אמצעי הסוואה והטעיה. מטוסים קלים גרמניים שהיו באזור לא הבחינו בתנועות הצבא הבריטי שנערכו בעיקר בחשכה, ללא אורות. ידוע גם הסיפור על תרגיל ההטעיה, לפיו "אבד" תיק מסמכים חשוב ליד החזית העות'מאנית ובו תוכנית לניסיון הבקעה נוסף בגזרת עזה בעוד אלנבי תכנן ובצע הבקעה בגזרת באר שבע. בקרב בלטו הפרשים הקלים האוסטרליים. קרב באר שבע נחשב לקרב הרכוב הגדול האחרון בהיסטוריה.
ב-7 בנובמבר 1917, שבוע אחרי נפילתה של באר שבע, כבשו הבריטים גם את עזה, בקרב עזה השלישי.
הבריטים פרצו דרך באר שבע צפונה למרגלות הרי יהודה, אזור שבו העות'מאנים לא ציפו להם. כאשר הצבא העות'מאני גילה את הפריצה, הוא עבר להגן על הדרך העולה מחברון לירושלים. במקביל, הצבא הבריטי המשיך בדרכו צפונה לאורך שפלת החוף - מרדף פלשת, והגיע ב-16 בנובמבר 1917 ליפו.
קרב תל חווילפה.