Nachdem die zweite Offensive in einen Stellungskrieg gemündet war, versuchte Potiorek in der bedeutendsten Offensive der Balkanfront, der Schlacht an der Kolubara, Serbien endgültig zu unterwerfen. Dabei brachte der Vorstoß der 5. und 6. Armee die serbische Armee an den Rand der Niederlage. Als Živojin Mišić die Leitung der 1. Armee vom verwundeten Petar Bojović übernommen hatte, nahm er unter Missachtung eines ausdrücklichen Befehls Putniks eine operative Rücknahme zur Auffrischung der Reserven und Munition vor. Währenddessen schickte sich Potioreks 5. Armee an Belgrad einzunehmen, welches durch das Zurücknehmen und Verkürzung der Front dem Angreifer überlassen wurde. In einer von Mišić nun für Potiorek völlig überraschenden Offensive entsetzte er die am Rand der Niederlage stehende serbische Armee. Er führte die 1. Serbische Armee gegen die überlegene 6. Armee Österreich-Ungarns, die dessen ungeachtet auf das linksseitige Ufer der Kolubara zurückgenommen werden musste. Potiorek versuchte den unkoordinierten Rückzug der 6. Armee noch aufzuhalten, indem er die 5. Armee eilig aus Belgrad zurückholte, jedoch war es dafür schon zu spät, da diese von der 2. und 3. Serbischen Armee geschlagen worden war. Damit war der Krieg in Serbien vorerst entschieden. Mit dem Sieg an der Kolubara hatte sich Serbien auch ein stärkeres Mitspracherecht bei den Kriegszielen der Alliierten erkämpft.