Воспользовавшись разрывом переговоров, австро-германские войска 18 февраля в 12 часов дня начали наступление по всему Восточному фронту, стремительно продвигаясь на северном направлении. Были взяты Минск, Киев, Гомель, Чернигов, Могилёв и Житомир. Ленин, учитывая низкую дисциплину и сложную психологическую обстановку в российской армии, одобрял массовые братания с противником и стихийные перемирия.
«Дезертирство прогрессивно растёт, целые полки и артиллерия уходят в тыл, обнажая фронт на значительных протяжениях, немцы толпами ходят по покинутой позиции. Постоянные посещения неприятельскими солдатами наших позиций, особенно артиллерийских, и разрушение ими наших укреплений, несомненно, носят организованный характер», — говорится в направленной в Совнарком записке начальника штаба Верховного главнокомандующего генерала Михаила Бонч-Бруевича.
Вечером 18 февраля на заседании ЦК партии после острой борьбы с «левыми коммунистами» большинство (7 — за, 5 — против, 1 — воздержался) высказалось за подписание мира. Утром 19 февраля председатель СНК В. И. Ленин направил в Берлин германскому правительству телеграмму, выражавшую протест против вероломного наступления и согласие Советского правительства подписать германские условия. Однако немецкие войска продолжали наступать.
21 февраля СНК РСФСР принял декрет «Социалистическое отечество в опасности!». Началось активное формирование Красной армии. 23 февраля 1918 года германский генштаб после разгрома с 18 по 22 февраля частей Красной армии, которые, бросив фронт, бежали с линии Псков — Нарва, открыв немцам прямой путь на столицу России, предъявил ультиматум правительству большевиков, в котором содержались ещё более тяжёлые условия мира. На принятие ультиматума давалось 48 часов.
23 февраля состоялось заседание ЦК РСДРП (б), на котором за немедленное подписание германских условий мира голосовало 7 членов ЦК, против 4, воздержалось 4.
Предвидя, что капиталистические государства попытаются напасть на Советскую республику, ЦК единогласно принял решение о немедленной подготовке к защите социалистического отечества. Кроме того, испуганные близостью немецких войск большевики оперативно перенесли столицу России, сбежав из Петрограда в Москву.
В тот же день Ленин выступил на объединённом заседании фракций большевиков и левых эсеров ВЦИК, на большевистской фракции, а затем на заседании ВЦИК. В ожесточённой борьбе против левых эсеров (23 февраля 1918 года на заседании ВЦИК они голосовали против Брестского мира), меньшевиков, правых эсеров и «левых коммунистов» он добился одобрения ВЦИК решения ЦК партии.
В ночь на 24 февраля ВЦИК и СНК РСФСР приняли германские условия мира и немедленно сообщили германскому правительству об этом и о выезде советской делегации в Брест-Литовск. 3 марта советская делегация подписала Брестский договор. Экстренно созванный 6–8 марта 7-й съезд РКП (б) одобрил ленинскую политику в вопросе о мире.
Договор состоял из 14 статей и различных приложений. Статья 1 устанавливала прекращение состояния войны между Советской республикой и странами Четверного союза. От России отторгались значительные территории (Польша, Литва, часть Белоруссии и Латвии). Одновременно Советская Россия должна была вывести войска из Латвии и Эстонии, куда вводились германские войска. Германия сохраняла за собой Рижский залив, Моонзундские острова. Советские войска должны были покинуть Украину, Финляндию, Аландские острова, а также округа Ардагана, Карса и Батума, которые передавались Турции. Всего Советская Россия теряла около 1 млн км2 (включая Украину). По статье 5 Россия обязывалась провести полную демобилизацию армии и флота, в том числе и частей Красной армии, по статье 6 — признать мирный договор Центральной рады с Германией и её союзниками и, в свою очередь, заключить мирный договор с Радой и определить границу между Россией и Украиной. Брестский мир восстанавливал крайне невыгодные для Советской России таможенные тарифы 1904 года в пользу Германии. 27 августа 1918 года в Берлине было подписано русско-германское финансовое соглашение, по которому Советская Россия обязана была уплатить Германии в различных формах контрибуцию в размере 6 млрд марок.
