במרץ 1916, הועברו יחידות חיל הרגלים של ה-AIF ממצרים לאירופה כדי להשתתף בלחימה בחזית המערבית. בתחילה הם אורגנו בשני גייסות, "גיס אנזא"ק הראשון" (I ANZAC Corps) ו"גיס אנזא"ק השני" (II ANZAC Corps), לצד "הדיוויזיה הניו זילנדית". אך ב-1 בנובמבר 1917 אוחדו הדיוויזיות האוסטרליות ל"גיס האוסטרלי" (Australian Corps). הדיוויזיה השנייה הייתה הראשונה שהגיעה לצרפת ולאחריה הדיוויזיה הראשונה ומאוחר יותר, ביוני 1916 עזבו הדיוויזיות הרביעית והחמישית את מצרים. הדיוויזיה השלישית הייתה האחרונה להגיע לאחר שהוקמה באוסטרליה במרץ 1916 והועברה לאנגליה ביולי לאימונים לפני שליחתה לצרפת בדצמבר.
חיילי היחידות הללו לא היו האוסטרלים הראשונים ששירותו בחזית המערבית. בית חולים התנדבותי אוסטרלי הוקם באנגליה כבר באוגוסט 1914 על בסיס אוסטרלים תושבי בריטניה. כל בעלי המקצוע הרפואיים היו אוסטרלים ואף על פי שלנשים לא הותר לשרת כרופאות, אחיות כן התקבלו. היחידה עברה לצרפת באוגוסט 1914 והחל מאוקטובר היא הוצבה בוימרו, שם הצטרף אליהם "בית החולים הכללי השני" ביוני 1916. ביולי 1916 נקלט בית החולים ההתנדבותי האוסטרלי בצבא הבריטי.
עם הגעתה של הדיוויזיה הראשונה, היא התאחדה מחדש עם היחידה הממוכנת שלה. בספטמבר 1914, החליט הצבא לספק אמצעי תובלה ממוכנת לדיוויזיה הראשונה והקים פלוגה אחת בניו סאות' וילס ואחת בוויקטוריה. היו אלה שתי היחידות הממוכנות הראשונות אי פעם בצבא אוסטרליה. כמעט 20 כלי רכב נרכשו ושתי היחידות הפליגו ממלבורן למצרים ב-22 בדצמבר 1914. לרוע המזל, כלי רכב במשקל של יותר מ-5 טון לא הורשו לנוע בקהיר, שכן רוב הגשרים בעיר לא היו מסוגלים לשאת את משקלם ואילו משקלם של רכבי היחידה עלו על 7 טון. לפיכך, הוסדר שהם ימשיכו לאנגליה ולשם הם הגיעו ב-15 בפברואר 1915. הם אוכסנו שם באוהלים במישור סולסברי ושימשו להובלת חצץ לכבישים לפני שנשלחו לצרפת ביולי 1915.
קבוצה נוספת של אוסטרלים הגיעה לצרפת לפני גיס אנזא"ק הראשון. ביוני 1915 הוקמה "בריגדת ארטילריית המצור הראשונה" (1st Siege Artillery Brigade) בפיקודו של לוטננט קולונל וולטר קוקסן, מפקד הארטילריה של צבא אוסטרליה, לשירות בחזית המערבית. כמחצית מאנשי היחידה היו תותחנים קבועים בארטילריית חיל המצב. הבריגדה יצאה ממלבורן לאנגליה ב-17 ביולי 1915 ונחתה בצרפת ב-27 בפברואר 1916. "סוללת המצור ה-54" צוידה בתותחי הוביצר 8 אינץ' ו"סוללת המצור ה-55" צוידה בתותחי הוביצר 9.2 אינץ'.
ב-7 באפריל, תפס גיס אנזא"ק הראשון עמדות בגזרה שקטה מדרום לארמונטייר, שכונתה "המשתלה" (Nursery). במשך השנתיים וחצי הבאות, הסבבים הקבועים ליציאה מהקו ולכניסה אליו, נקטעו במספר קרבות ראשיים, שבהם זכו האוסטרלים במוניטין ראוי לציון.
הבסיס בבריטניה.
עם העברת רוב חיילי ה-AIF לצרפת, הועתק בסיסו הראשי של החיל לבריטניה. רוב יחידות האימונים הועברו למישור סולסברי והוקמו מרכזי אחסנה בפרהם דאון, ברולסטון, בלרקהיל ובטידוורת'. עם הגעתה, הועברה גם הדיוויזיה השלישית למחנות באזור זה. מחנות החלמה, שבהם שהו הפצועים עם שובם מבתי החולים לפני שליחתם חזרה ליחידותיהם, הוקמו בפרהם דאון, בווימות', בוול ובוורגרט. מחנות מעבר לחיילים שהועברו מבריטניה לצרפת הוקמו באטפלה. ביוני 1917, הועברו מחנות אלה הוחלפו עם הקנדים בתמורה למחנות סביב ללה הבר, וכך קוצר זמן הנסיעה ממישור סולסברי. מפקדת ה-AIF הוקמה ברחוב הורספרי בלונדון וקולונל אנדרסון מונה להיות המפקד שלה.
הקרב על הסום.
מהאוסטרלים נחסכה החוויה הקשה של ההשתתפות ביום הראשון של הקרב על הסום. עם זאת, בתוך שלושת השבועות של תחילת המתקפה של מדינות ההסכמה, היו כבר ארבע דיוויזיות של ה-AIF מעורבות בלחימה. רק הדיוויזיה השלישית לא לקחה חלק בקרב, עקב כך שהיא הגיעה מאוסטרליה לבריטניה זמן קצר לפני כן. הדיוויזיה החמישית, שהוצבה באגף השמאלי של הטריז, הייתה הראשונה להשתתף בלחימה בקרב פורמל ב-19 ביולי 1916 וספגה 5,533 קורבנות ביום אחד.
הדיוויזיה הראשונה נכנסה לקו החזית ב-23 ביולי ולקחה חלק בתקיפה בפוזייר. בשלב הראשון הם הצליחו לעמוד מול העמדות הגרמניות באבדות מועטות יחסית, אך לאחר שהגרמנים התאוששו, הם כיוונו ארטילריה כבדה על העיירה וגרמו לאבדות כבדות. בעת בה הוחלפה הדיוויזיה הראשונה בדיוויזיה השנייה ב-27 ביולי נמנו כבר 5,286 אבדות. יומיים לאחר שלקחה הדיוויזיה השנייה על עצמה את האחריות על הגזרה, היא מצאה את עצמה בעיצומו של קרב שתוכנן בחופזה, שכתוצאה ממנו נגרמו אבדות נוספות כאשר הגרמנים הבחינו בהערכות האוסטרלים והמטירו עליהם את כל כובד הארטילריה שלהם ואת אש מכונות הירייה שלהם. מתקפה נוספת שוגרה ב-4 באוגוסט, ועל אף שהיא נחלה הצלחה, היא עלתה במחיר של כמעט 7,000 חללים ולמחרת היום שוחררה הדיוויזיה מהאחריות לקו.
בעקבות המתקפה על פוזייר, נקראו האוסטרלים לתקוף באוגוסט את חוות מוקה. כל שלוש הדיוויזיות של גיס אנזא"ק הראשון היו שותפות למאמץ ליצור פריצה בקווים הגרמנים מעבר לטיפוואל שמצפון לפוזייר. משימת ההתקדמות הראשונית הוטלה על הדיוויזיה הרביעית ב-10 באוגוסט, שכבר סבלה 1,000 אבדות במהלך בלימת מתקפת הנגד הגרמנית, אך בקרב שהתנהל לאחר מכן היא איבדה מספר גדול פי שלושה של חיילים מפגזי הארטילריה הגרמנית ומצאה את עצמה נדחקת לחזית של פחות מ-1.5 ק"מ, שכנגדה היו הגרמנים מסוגלים לרכז את רוב משקלה של ההגנה שלהם. שלוש מתקפות נוספות בוצעו במהלך שלושת השבועות הבאים, כשהאוסטרלים נלחמו לאורכו של אזור הכפר ספוג פגזי הארטילריה ולאחר מכן אולצו שוב לסגת עקב ריכוז ההפגזה הארטילרית הגרמנית. שתי הדיוויזיות האחרות של גיס אנזא"ק הראשון היו במצב מעט יותר טוב יחסית במתקפות אלו ובסיומו של סבב לחימה זה הסתכמו האבדות האוסטרליות בלחימה בקרב מוקה ב-6,300 איש.
עם התמשכות הקרב על הסום, הובא הגיס הקנדי והחליף את ה-AIF כדי שזה יוכל לסגת ולהתארגן מחדש, לאחר שספג 23,000 אבדות במהלך 45 ימים בהם הם השתתפו בקרב. הדיוויזיה החמישית נפגעה בצורה כה קשה, עד שהיא איבדה באופן כה משמעותי את כושר הלחימה שלה ורק באוקטובר היא הייתה מסוגלת לשוב לחזית ולהצטרף לדיוויזיות הראשונה, השנייה והרביעית בלחימה ליד פלר.
קרב בולקור.
במרץ 1917 דחקו שני כוחות פשיטה מיוחדים (flying columns) מהדיוויזיות השנייה והחמישית את הגרמנים בחזרה אל קו הינדנבורג וכבשו את העיירה בפום. ב-11 באפריל, תקפו הבריגדות ה-4 וה-12 של הדיוויזיה הרביעית את קו הינדנבורג במסגרת קרב בולקור הראשון. הקרב היה הרה אסון ובו נהרגו מעל 3,000 חיילים ו-1,170 נפלו בשבי הגרמני.
ב-15 באפריל הוכו הדיוויזיות הראשונה והשנייה במסגרת מתקפת נגד גרמנית שהחלה עם שחר ליד העיירה לניקור. באמצעות כוח שמנה 23 גדודים ניסו הגרמנים לנצל את החולשה של צבאות ההסכמה בעקבות המתקפה הבריטית באראס. בתחילה נאלצו האוסטרלים לנטוש את העיר לטובתם של הגרמנים ובמהלכו של תהליך זה אבדו כמה סוללות ארטילריה, אך בשעה 7:00 בבוקר, שוגרה מתקפת נגד מוצלחת על ידי ארבעה גדודים אוסטרלים וכתוצאה מכך העיירה נכבשה מחדש וקני הארטילריה הושבו להם.
מאוחר יותר, ב-3 במאי, לקחו הבריגדות החמישית והשישית של הדיוויזיה השנייה חלק בקרב בולקור השני, בו הם הצליחו ללכוד חלקים מקו הינדנבורג ובסופו של דבר עלה בידם להחזיק בהם עד אשר הם הוחלפו על ידי כוחות הדיוויזיה הראשונה. ב-7 במאי החליפה הדיוויזיה החמישית את הדיוויזיה הראשונה והיא נותרה שם עד לסיום הקרב באמצע חודש מאי.
הקרב, שהסתיים בניצחון למדינות ההסכמה, גבה מה-AIF מחיר של 7,482 אבדות ובסופו של דבר בוטלה התוכנית להרחיב אותו בדיוויזיה שישית.
קרב מסין.
ב-7 ביוני 1917, יחד עם שני גיסות בריטים, פתח הגיס השני של אנזא"ק, כולל הדיוויזיה השלישית האוסטרלית, הדיוויזיה ה-25 הבריטית והדיוויזיה הניו זילנדית, בנוסף לדיוויזיה הרביעית האוסטרלית, במבצע בפלנדריה שבדרום בלגיה, ליד הכפר מסין. מטרת הקרב הייתה לחסל טריז שהתפתח בקו החזית מדרום לאיפר ואפשר לגרמנית לקיים תצפיות מרכס וויטשט-מסין ולאיים באש על השטחים שדרכם תכננו הבריטים לשגר מתקפה על איפר בהמשך אותה שנה.
המתקפה החלה בפיצוץ של חומרי נפץ במשקל של 450 טונות שהוטמנו מתחת לרכס מסין בתוך 19 מנהרות נפרדות והרסו באופן מוחלט את תעלות המגן הגרמניות. בעקבות הפיצוץ, הצליחו צבאות ההסכמה להתקדם ללא התנגדות מצדם, שכן הגרמנים היו המומים מדי והמורל שלהם היה ירוד כדי לבלום את המתקפה. עם זאת, לא הכול התנהל כמתוכנן מבחינתם של האוסטרלים. הדיוויזיה השלישית, בפיקודו של מייג'ור גנרל ג'ון מונש, סבלה אבדות כבדות כאשר הופעל נגדם גז פוסגן ונורו עליהם פגזים בעת התקדמותם לעמדת הפתיחה של הקרב, אך הדיוויזיה עדיין הצליחה לתפוס את עמדותיה עד לתחילת הקרב. מתקפת נגד גרמנית חזקה שוגרה למחרת היום, ושוב גובתה בהפגזה ארטילרית כבדה. עם זאת, התנופה לא נעצרה והכוחות התקדמו דרך מצדיות הבטון שהגרמנים הקימו והמשיכו עד שמטרות הלחימה הושגו.
אבדות האוסטרלים בקרב זה הסתכמו בכמעט 6,800 הרוגים. ב-2 ביולי 1917 נהרג מייג'ור גנרל הולמס מרסיס פגז כאשר השקיף על שדה הקרב במסין יחד עם ראש ממשלת ניו סאות' ויילס, ויליאם הולמן.
קרב פשנדל.