Противохимическая защита войск включала обеспечение их противогазами и накидками (индивидуальная защита) и оборудованием на позициях специальных укрытий и убежищ (коллективная защита). О разработке средств защиты и обеспечении ими войск сказано отдельно. С их поступлением выявилась необходимость практического обучения войск их применению. Наиболее эффективным способом подготовки являлось ознакомление с реальными ОВ путем демонстрации движения газового облака и преодоления его в средствах защиты — такой прием получил название «газового окуривания». С 1917 г. обучением войск противохимической защите занимались учебные противогазовые отряды.
Проникание ОВ в оборонительные сооружения и застой в них требовали организации и проведения мероприятий по дегазации. Основными способами в годы Первой мировой войны стали огневой (тепловой) и механический. Сущность огневого способа заключалась в вытеснении газообразных ОВ из окопов нагретым воздухом от костров. Костры разжигали и в ходе химического нападения — на пути движения газового облака. Этот простой способ пользовался у войск большим доверием и иногда действительно позволял «поднять» облако ОВ и уменьшить его концентрацию в воздухе у земли. Механический способ заключался в проветривании окопов и убежищ подручными средствами, а также в снятии верхнего слоя земли и засыпке зараженных участков свежей землей. Дегазация с помощью химических растворов и веществ распространения не получила — промышленность не готова была обеспечить войска соответствующими веществами и средствами их применения.
17 июня 1916 г. германцы произвели газобаллонное нападение у Крево к западу от Молодечно против боевого участка 48-й пехотной дивизии. Газобаллонная атака была произведена при весьма благоприятных для нападающего топографических и метеорологических условиях, при удалении германских окопов от русских всего на 0,5 км, при ветре 2–4 м/с. Благодаря бдительности комсостава и своевременно принятым мерам защиты атака германцев не удалась. Выдвинутые к проволочным заграждениям секреты разведчиков из состава полковых газовых команд были соединены телефоном через передовые роты со штабами батальонов и полков и снабжены пустыми стаканами шрапнели для подачи звуковых сигналов. Газовые волны, выпущенные германцами в 02.00 ночи, были замечены разведчиком 189-го пехотного полка рядовым Кононовым, подползшим вплотную к германским проволочным заграждениям, которому удалось своевременно известить передовую роту о грозящей опасности. Вовремя были применены маски и противогазы, зажжены костры.
19 июня 1916 г. у местечка Сморгонь, к северу от местечка Молодечно, германцы произвели газобаллонное нападение на укрепленную позицию русского 26-го армейского корпуса (64, 65 и 84-я пехотные дивизии). Расстояние между германскими и русскими окопами не превышало 1000 м, местами окопы сближались до 200 м, местность была пологой в сторону русских позиций, так что условия благоприятствовали газобаллонной атаке. Подготовка атаки была выявлена русским командованием, войска предупреждены, снабжены масками (противогазами), в окопах и перед ними заготовлены материалы для костров, поставлены кадки с водой, выданы распылители и установлена звуковая и световая сигнализация. Были произведены учебные газовые тревоги. В 03.15 германцы неожиданно открыли ураганный огонь по русским окопам, ходам сообщения и тылу, а вслед за ним через несколько минут из германских окопов показались облака газа. Как только облако было замечено, по условному сигналу на рожках были надеты маски, зажечь же костры не удалось из-за дождя. Вслед за газовым облаком показались редкие германские цепи, которым удалось дойти до русских проволочных заграждений, но были отброшены назад ружейно-пулеметным огнем. То есть к этому времени пехота была приучена не только защищаться с помощью масок и противогазов, но вести в них бой. Но после отражения этой первой атаки защитники окопов поторопились снять маски, германцы же с тех же пунктов вновь выпустили облака газов, но более интенсивные. За газовым облаком и на флангах были устроены дымовые завесы, за которыми двинулись в атаку четыре линии цепей в направлении главным образом в стык 253 и 254-го полков. Однако и эта атака сосредоточенным огнем русской артиллерии и ружейно-пулеметным была отбита, и на этом газовые атаки германцев прекратились. Большие потери, понесенные тут русскими войсками, определялись не столько эффективностью действий противника, сколько недостатком того, что позже назовут «газовой дисциплиной».
Во второй половине 1916 г. в соединениях и частях русской армии сначала по инициативе самих войск, а затем в официальном порядке стали создавать нештатные подразделения противохимической защиты. В дивизиях ввели нештатные должности начальников химической («противогазовой») обороны и нештатные химические команды для наблюдения и оповещения войск. В марте 1917 г. приказом Ставки вводились штатные заведующие противогазовой обороной и противогазовые команды. В сентябре 1917 г. все противогазовые (химические) команды были переименованы в химические роты.
Потери русской армии от газовых атак в 1915–1917 гг. (данные В. Аврамова):
По другим данным, количество умерших составляет около 11 тыс.
Одной из попыток применения химического оружия с русской стороны стала газобаллонная атака, проведенная 9-й химической командой в начале Брусиловского наступления — 22 мая в 03.15 на фронте 9-й русской армии в районе Чарны Поток на участке 41-го и 42-го пехотных полков. Пуску газов благоприятствовали солнце, затруднявшее австрийцам наблюдение, и легкий утренний туман. Густое газовое облако навело панику в передовых окопах противника (42-я гонведная дивизия). Однако подувший с юга ветер направил часть газов на русские окопы. Хотя солдаты обоих русских полков были в противогазах, 54 солдата оказались отравлены, из них трое впоследствии умерли, большинство же вскоре возвратились в строй. Несмотря на панику, потери у противника были невелики — по свидетельству пленных, отравлено было 14 человек, умерли только двое. В целом атаку можно считать неудачной.