Sentralmaktenes styrker gikk til offensiv den 17. februar, og uten noen fungerende russisk hær erobret sentralmaktenes styrker raskt enorme områder. Bolsjevikene gav etter og aksepterte de harde tyske kravene. I praksis førte det til tysk dominans fra Arktis til Svartehavet, og Russland mistet om lag en tredjedel av sin befolkning. Formelt utvidet hverken Østerrike-Ungarn eller Tyskland sitt territorium, mens reelt ble en rekke tyskdominerte bufferstater etablert langs Russlands vestlige grense. Avtalen ble undertegnet den 3. mars. Fredsavtalen i Brest-Litovsk styrket begge de krigførende alliansenes vilje til fortsatt krigføring; sentralmaktene fordi de ikke lenger utkjempet en tofrontskrig, ententemaktene fordi avtalen viste hva de hadde i vente fra sentralmaktene, dersom de ga opp.