ראש המטה הכללי הגרמני, אריך פון פאלקנהיין, העריך שהצבא העות'מאני נזקק לסיוע צבאי, לוגיסטי ופיקודי רב, וממלכת סרביה היוותה מחסום יבשתי בפני סיוע ישיר של מעצמות המרכז לעות'מאנים באמצעות רכבות משא. המטה הכללי הגרמני הפעיל לחץ על קונרד פון הצנדורף, ראש המטה הכללי האוסטרי, במטרה לשכנעו לתקוף שוב את הסרבים. האוסטרו-הונגרים, שהתמודדו כעת גם מול האיטלקים, היססו. ביולי 1915 העריכו הגרמנים שהחזית המערבית מיוצבת ולא נשקפת סכנה לאיתנות האימפריה האוסטרו-הונגרית, והפעילו מכבש לחצים על בולגריה להיכנס למערכה לצדם. הלחץ הגרמני, בליווי הבטחות לסיוע כלכלי נדיב והכרה בתביעות טריטוריאליות עתידיות, וכן הכישלון המסתמן של מדינות ההסכמה במערכת גליפולי, שכנעו את ההנהגה הבולגרית להצטרף למעצמות המרכז.
ב-6 בספטמבר הגיעה בולגריה לסיכום עם מעצמות המרכז על הצטרפותה למערכה לצדן. ב-7 באוקטובר פתחו הארמייה ה-11 הגרמנית והארמייה השלישית האוסטרו-הונגרית במתקפה על סרביה. ב-14 באוקטובר הכריזו הבולגרים מלחמה על סרביה והארמיות הראשונה והשנייה פלשו בשני צירים לסרביה, מצפון בולגריה לכיוון ניש ומדרומה לכיוון סקופיה. הצבא הסרבי ארגן את כוחותיו הפעילים בשתי ארמיות, שלוחמיהן היו מותשים מהמערכה הקודמת מול האוסטרו-הונגרים ובמצב לוגיסטי ירוד.
עוד ב-22 בספטמבר, לנוכח הגיוס הכללי בצבא בולגריה ותנועת הכוחות הגרמנים, פנו הסרבים לבנות בריתם בבקשה נואשת לקבלת סיוע. ראש ממשלת יוון אלפתריוס וניזלוס, שצידד במדינות ההסכמה, הציע לסרבים שימוש בנמל סלוניקי. צרפת ובריטניה ניסו להשפיע על ממלכת רומניה להיכנס למלחמה לצדן, הן כהיענות לבקשת הסרבים והן כדי לבודד את האימפריה העות'מאנית. כוח חלוץ צבאי אנגלו-צרפתי בפיקודו של הגנרל מוריס סראי נחת בחופי סלוניקי ב-5 באוקטובר 1915 ומיהר לנוע צפונה לגבולות סרביה. הכוחות הגיעו באיחור והיו קטנים מדי מאחר שהצבא היווני לא שלח כוחות עזר.
הסרבים לא יכלו לעמוד במתקפה המשולבת הגרמנית-בולגרית בשתי חזיתות והמערכה על סרביה הוכרעה. הסרבים החלו בנסיגה עם מרבית צבאם, הנהגתם הפוליטית ועשרות אלפי פליטים דרך אלבניה לאי קורפו, עניין שאילץ את הכוח האנגלו-צרפתי לסגת לכיוון סלוניקי ולייצב קו מגננה סביב העיר. ב-2 בדצמבר 1915 נפלה בלגרד ללא קרב בידי הארמייה השלישית האוסטרו-הונגרית, וב-25 בדצמבר נכבשה מונטנגרו. 90,000 סרבים נהרגו בקרבות וכ-70,000 נפלו בשבי. לאי קורפו הגיעו כ-125,000 סרבים. קווי הרכבת בין ברלין לאיסטנבול היו כעת ישירים ובשליטה מלאה של מעצמות המרכז. בינואר 1916 החילו האוסטרו-הונגרים משטר צבאי בסרביה ובמונטנגרו והפעילו יחידות ז'נדרמריה להשלטת סדר.
זירת הלחימה.
החזית המקדונית אופיינה בתנאי קרקע מורכבים והרריים שחלקם היו בלתי נגישים וחלקם בוציים וקשים למעבר, במזג אוויר קיצוני ובתשתית תחבורתית לקויה. חלק מזירות הלחימה היו רחוקות מהמפקדות ומהבסיסים בסלוניקי ובשל כך קווי האספקה היו ארוכים ופגיעים. הובלת הציוד התבצעה באמצעות פרדות בלבד. בנוסף, הכוחות שהוצבו בשטחים פתוחים ללא מחסות הותשו בגלל פגעי מזג האוויר, והרובים והציוד המכני ניזוקו בעונות החורף. האקלים הממוזג היבשתי ששורר בקטעי חזית נרחבים מאופיין בהפרשי טמפרטורות משמעותיים בין הקיץ לחורף, וכך בעונת הקיץ נאלצו הצבאות להתמודד עם טמפרטורות גבוהות ותנאי שדה שבהם לא נתקלו מעולם. האזורים ההרריים היו גשומים במיוחד, וימי הערפל הרבים בחורף, הקשו על תנועת הכוחות.
מנתונים מטאורולוגיים שנאספו בתחנות שונות עולה כי בין השנים 1915 - 1917 ידעה אירופה סדרה של שלושה חורפים קרים ומושלגים מהממוצע. חורף 1916 - 1917 היה הקשה מכולם ובמסגרתו היו בין פי שניים לשלושה ימי שלג מהממוצע והטמפרטורה הייתה נמוכה ב-2–4 מעלות צלזיוס מהממוצע.
נפחו של נמל סלוניקי היה קטן יחסית, וריחוקו מנמלי הבית הבריטיים והצרפתיים הקשה מאוד על ארגון ואחזקה של כוח צבאי משמעותי, שיכול לפעול במערך התקפי מול כוחות מעצמות המרכז. באזורים הנמוכים והבוציים, מגפות כגון מלריה וטיפוס הבטן עשו שמות בכוחות הלוחמים, בעיקר הבריטיים והאיטלקיים. בחזית המקדונית על כל חלל שנהרג בקרב מתו שלושה חיילים ממגפות שונות. בין השנים 1916–1918 נרשמו בקרב חיילי מדינות ההסכמה 160,049 מקרי מלריה, ומתוכם פונו להחלמה במדינותיהם 32,457 חיילים. הפיקוד העליון שם את יהבו בעיקר על החזית המערבית, נמנע מלתגבר את הכוחות באזור, והעדיף להישאר במצב מגננה בחלק גדול משלבי המלחמה.
הכוחות הלוחמים.
מעצמות המרכז.
כוחות מעצמות המרכז הורכבו משתי ארמיות בולגריות, (הראשונה והשנייה), בנות שבע דיוויזיות רגלים ושתי אוגדות פרשים, שחוזקו בשתי דיוויזיות ורגימנט עות'מאניים והארמייה ה-11 הגרמנית. מאוקטובר 1916 פיקד על החזית הגנרל אוטו פון בלו, וזאת עד 22 בספטמבר 1917, עת החליפו פרידריך פון שולץ. הגרמנים בנו כוח מאוחד של קבוצת ארמיות בפיקודו של הגנרל שולץ, שנועד ליישם מדיניות מתואמת מטעם מעצמות המרכז במערכה בבלקן והורכב מהארמייה ה-11 הגרמנית, הארמייה הראשונה הבולגרית בחיזוק הכוח העות'מאני ובגיבוי פיקודי של קציני מטה גרמנים ואוסטרו-הונגרים. שאר הכוחות הבולגריים נותרו בפיקוד עצמאי. רשמית, סרביה הכבושה הייתה נתונה תחת מושל צבאי אוסטרו-הונגרי. מיולי 1916 ועד לתבוסה במלחמה כיהן בתפקיד אדולף פון רמן צו בארנספלד.
הצבא הבולגרי.
לאחר סיום מלחמת הבלקן השנייה הוגדל הצבא הבולגרי להיקף של עשר דיוויזיות, שמנו 24,000 לוחמים כל אחת וגובו באסקדרוני פרשים וגדודי מקלענים וארטילריה. הצבא הבולגרי התבסס כמעט בלעדית על תעשיית הנשק הגרמנית והועבר אליו ציוד צבאי רב מעודפי הצבא הגרמני. כוח האוויר הקטן שלו הורכב מציוד ואנשי צוות גרמנים ואוסטרו-הונגרים, ולקראת שלהי המלחמה הוכשר גם קומץ טייסים בולגרים.
הארמייה הראשונה בפיקודו של קלמנט בוידז'ייב, ובהמשך דימיטר גשוב וסטפן נרזוב, הוצבה במרכז מקדוניה. הארמייה השנייה בפיקודם של גאורגי טודורוב, ובהמשך איוון לוקוב. הוצבה בדרום מזרח מקדוניה. לפי דרישת מפקד הצבא הבולגרי, הגנרל ניקולה ז'קוב, נותרה הארמייה השנייה בפיקוד בולגרי עצמאי, בעוד שהארמייה הראשונה צורפה לגרעין הכוח של מעצמות המרכז ביחד עם הארמייה ה-11 הגרמנית, והייתה נתונה לפיקוד גרמני, בתחילה של אוטו פון בלו ובהמשך של פרידריך פון שולץ. הארמייה השלישית בגזרה הרומנית באזור דוברוג'ה והארמייה הרביעית באזור מזרח תראקיה. ככל שהחזית המערבית נטתה לרעת הגרמנים, כך נמשכו עוד ועוד כוחות מהחזית המקדונית לחזית זו. העניין האיץ את הירידה במורל הלחימה של הכוחות הבולגריים ופגע ביכולת הפיקודית של צבאם. כפועל יוצא מכך סופחו יותר דיוויזיות בולגריות ל"קבוצת שולץ" בצמוד לארמייה הגרמנית ה-11. בספטמבר 1918 נכללו 6 דיוויזיות רגלים בולגריות ב"קבוצת שולץ" (הדיוויזיות: 1, 2, 3, 4, 6, 12) וכוח זה נקלע לחיכוכים קשים מול הפיקוד הגרמני על רקע תחושת הזלזול שחשו הבולגרים מצידו. ניצחון מדינות ההסכמה בחזית נבע מקריסת היחידות שסופחו לארמייה הגרמנית ה-11 במהלך קרב דוברו פולה וניסיון המרד, שהובל על ידי אלמנטים ביחידות אלו, כנגד המלך פרדיננד.
הצבא הגרמני.
המערך הגרמני בבלקן הורכב מיחידות גרמניות, אוסטרו-הונגריות, בולגריות ועות'מאניות שהוצבו בקבוצות ארמיות, אשר בדרך כלל נשאו את שם מפקדם הגרמני. בסך הכל הוצבו 32 דיוויזיות בגזרת הבלקן, מתוכן 25 דיוויזיות רגלים, 3 דיוויזיות פרשים, 3 דיוויזיות עתודה ודיוויזיית שיטור. הפיקוד הכולל במערכה הופקד בידי הגנרל אוגוסט פון מקנזן. בחזית המקדונית הוצבה הארמייה ה-11, שחוזקה בקורפוס ה-3, אשר הורכב מדיוויזיות הרגלים ה-101 וה-103, וכן מדיוויזיית הרגלים העשירית כעתודה. עם פרוץ מתקפת הווארדאר שלחו הגרמנים את דיוויזיות הרגלים ה-210 וה-218 לתגבור הכוחות בסרביה, אך הן לא הועילו למערך הגרמני שהיה בנסיגה רבתית.
הצבא האוסטרו-הונגרי.
עם פרוץ המלחמה גויסו 2.5 מיליון חיילים אוסטרו-הונגרים מכל רחבי האימפריה, שדיברו 15 שפות שונות, עניין שהקשה על מפקדיהם, שרובם היו דוברי גרמנית. מערכי הצבא האוסטרו-הונגרי נותרו בתצורתם מאז מלחמת צרפת–פרוסיה והתבססו על הסתערות שורות חיל רגלים קלאסית. שיטת לוחמה זו גבתה אבדות כבדות מהצבא האוסטרו-הונגרי בחלקה הראשון של המערכה על סרביה. בחורף 1915, בהתבסס על ניסיונם של הגרמנים בחזית המערבית, החלו האוסטרו-הונגרים לבנות עמדות מבוצרות בנות מספר קווי הגנה. לאחר הכרעת המערכה על סרביה, מונה אדולף פון רמן צו בארנספלד לתפקיד המושל הצבאי של המדינה מטעם מעצמות המרכז. האוסטרו-הונגרים הציבו בסרביה כוחות ז'נדרמריה בלבד לצורכי שיטור פנים והסתמכו על הכוחות הבולגריים והגרמניים לצורך הגנת גבולות המדינה. באלבניה הוצב הגיס ה-19, אשר החזיק בקו חזית באורך של 100 קילומטרים מול הגיס ה-16 האיטלקי והיה מעורב במספר קרבות מול הסרבים בגזרת אגם אוחריד. בין ינואר 1915 לאוקטובר 1917 פיקד על הגיס איגנץ טרולמן פון לובצ'נברג, ממועד זה ועד יולי 1918 לודוויג קונן הוראק פון הנקמפף ומיולי ועד התבוסה באוקטובר קרל פון פלאנצר באלטין.
האוסטרו-הונגרים ניתבו את מרבית כוחותיהם לחזיתות המזרחית, האיטלקית והמערבית והיקף האבדות הרב בצבאם הקשה עליהם להקצות כוחות גם לחזית המקדונית. בסיום המלחמה נמנו 1.54 מיליון הרוגים ו-2 מיליון פצועים בצבא האימפריה.
הצבא העות'מאני.