Для проведения операции с целью защиты своих войск от ударов с моря германское командование сосредоточило в Рижском заливе силы, почти в три раза превосходившие весь русский флот на Балтике: 8 линкоров-дредноутов, 3 линейных крейсера, 7 линкоров додредноутного типа, 2 броненосных и 9 легких крейсеров, 56 эсминцев, 48 тральщиков, минный заградитель, 3 брандера, 3 прорывателя минных заграждений. На операцию отводилось двое суток, общее командование возлагалось на вице-адмирала Э. Шмидта.

Залив обороняли Морские силы Рижского залива: до 36 эсминцев, 4 канонерские лодки, минный заградитель, 2 дивизиона устаревших подводных лодок с плавбазой и нескольких вспомогательных судов. Начальнику Морских сил Рижского залива капитану 1-го ранга П. Л. Трухачеву подчинялись подразделения морской авиации на острове Эзель, а в середине июля 1915-го в его распоряжение прибыл проведенный через Ирбенский пролив линейный корабль додредноутного типа «Слава». Около 4:00 26 июля (8 августа) германские тральщики приступили к проделыванию проходов в заграждениях Ирбенского пролива, однако приостановили траление после подрыва на минах легкого крейсера, эсминца и двух тральщиков.

При подготовке к продолжению операции германское командование изменило первоначальный план действий, возложив форсирование Ирбенского пролива на 2 линкора-дредноута и 4 легких крейсера. В это время русские выставили новые минные заграждения и направили подкрепления гарнизону острова Эзель. Сосредоточенные у Моонзунда силы подчинили начальнику минной обороны контр-адмиралу А. С. Максимову.

Утром 3 (16) августа 1915 года германские тральщики под прикрытием линкоров и крейсеров возобновили траление, однако попали под сильный огонь русской корабельной и береговой артиллерии. Один тральщик погиб, подорвавшись на русской мине.

В ночь на 4 (17) августа вице-адмирал Э. Шмидт направил в Рижский залив для уничтожения «Славы» два новых эскадренных миноносца, которые около 4:15 у Михайловского маяка вступили в бой с эсминцем «Новик» под командованием капитана 2-го ранга М. А. Беренса. Один из кораблей противника получил значительные повреждения, а затем подорвался на двух минах и выбросился на берег.

Германские корабли возобновили траление, когда в бой со «Славой» вступили 2 дредноута, превосходившие его по огневой мощи как минимум в пять раз. Добившись трех попаданий, они заставили русские корабли отойти к Моонзунду

К 9:30 6 (19) августа германские «силы прорыва» вошли в Рижский залив. Оставшиеся в Усть-Двинске канонерские лодки «Сивуч» и «Кореец» попытались прорваться в Моонзунд, но около 21:00 у острова Кюно были обнаружены вражескими кораблями. «Сивуч» под командованием капитана 2-го ранга П. Н. Черкасова, сражавшийся с сильнейшим противником до последней возможности, был потоплен, а «Кореец» смог выйти из боя, но на следующий день был взорван командой у мыса Мерис во избежание захвата противником.

Крейсер «Бремен» обстрелял Аренсбург, а утром 7 (20) августа 1915 года входной фарватер Пернова был закрыт тремя затопленными брандерами и минным заграждением.

От заграждения минами пролива Моонзунд германскому адмиралу пришлось отказаться из-за обнаружения кораблей-заградителей русскими дозорными эсминцами, вступившими с ними в бой. Полагая, что потеря скрытности делает постановку бессмысленной, он приказал им отойти.

В конечном счете минная опасность, угроза со стороны русских подводных лодок, потери, снижение боеспособности оставшихся в строю кораблей и дефицит топлива заставили германское командование 8 (21) августа 1915 года оставить Рижский залив, потеряв 65 человек убитыми и ранеными. Материальные потери были более чувствительными: на минах и от огня русской артиллерии погибли 21 эскадренный миноносец, 3 тральщика и прорыватель минных заграждений, а 2 линейных и 2 легких крейсера, 2 эскадренных миноносца и тральщик вышли из строя временно, получив повреждения.

Потери русских составили около 150 человек убитыми, ранеными и пленными, 2 канонерские лодки и несколько малотоннажных грузовых судов. Повреждения получили линейный корабль «Слава» и 3 эскадренных миноносца. Кроме того, противником был захвачен гидросамолет, еще один – выведен из строя. Частично или полностью были разрушены некоторые береговые сооружения.

Однако цель операции германского флота достигнута не была, и русский флот продолжал оказывать содействие своим войскам, оборонявшим Ригу.

Прорыв германского флота через Ирбенский пролив в августе 1915 года показал, что без крупных надводных кораблей, способных вести бой с германскими дредноутами, исключить его повторение можно лишь путем создания глубоко эшелонированной морской обороны.

Ее создание стало основной задачей боевой деятельности Балтийского флота в 1916 году: на центральной, шхерной и передовой минно-артиллерийских позициях, заграждениях Красногорско-Кронштадтского, Ревельского, Свеаборгского, Моонзундского и Або-Аландского оборонительных районов с начала войны было выставлено в общей сложности около 25 тыс. мин и установлено 67 береговых артиллерийских батарей с 232 орудиями. Эта система подверглась испытанию 28–29 октября (10–11 ноября), когда из 11 германских эсминцев, пытавшихся войти в западную часть Финского залива для атаки российских кораблей и обстрела Балтийского порта, 7 погибли на минном заграждении передовой позиции.

Благодаря углублению Моонзунда командование флота получило возможность при необходимости пополнять Морские силы Рижского залива крупными боевыми кораблями. Так, в июле-августе 1916 года, в связи с угрозой очередного прорыва германского флота, в залив вошли линкор «Цесаревич» и 4 крейсера.

В 1917 году основным содержанием боевой деятельности Морских сил Рижского залива, в состав которых входили 2 линкора, 2 крейсера, 2 канонерские лодки, 3 минных заградителя, 3 дивизиона эсминцев, сторожевые суда и катера, тральщики и подводные лодки, оставались минные постановки, борьба с минами противника и содействие войскам армии.

Между тем 21 августа (3 сентября) русские войска оставили Ригу, из-за чего стало возможным базирование подводных лодок противника на Усть-Двинске, что, в свою очередь, облегчило ему траление мин в Ирбене. Вместе с тем после установки на мысе Церель 4-орудийной 305-мм батареи устойчивость ирбенской минно-артиллерийской позиции у русского командования сомнений не вызывала.

Центральным событием кампании 1917-го в Балтийском море стала операция «Альбион» по захвату Моонзундских островов, проведенная 29 сентября (12 октября) – 7 (20) октября «особым отрядом» морских сил вице-адмирала Э. Шмидта (более 300 кораблей и судов, включая 10 линейных кораблей, один линейный и 9 легких крейсеров, 60 эсминцев и миноносцев, 6 подводных лодок, 19 транспортов) совместно с десантным корпусом генерала пехоты Г. фон Катена (24,6 тыс. человек), и авиацией (6 дирижаблей и 102 боевых самолетов).

Архипелаг обороняли войска Моонзундской укрепленной позиции контр-адмирала Д. А. Свешникова (107-я и часть 118-й пехотной дивизии, всего около 14 тыс. человек, 54 береговых орудия калибром до 305 мм, 36 самолетов) и Морские силы Рижского залива вице-адмирала М. К. Бахирева (116 кораблей и судов, в том числе 2 линейных корабля, 3 крейсера, 3 канонерские лодки, 26 эсминцев, 3 подводные лодки). Единого командования этими силами создано не было.

На рассвете 29 сентября (12 октября) 1917 года транспорты с войсками и корабли огневой поддержки десанта противника внезапно для русских вошли в бухту Тагалахт. Артиллерией германских линкоров были подавлены береговые батареи, после чего войска были высажены на берег. При этом на мине подорвался только один германский транспорт. Одновременно в районе Памерорта высадились 2 велосипедных батальона и штурмовая рота, которые, не встречая сопротивления, отрезали русским войскам пути отхода к острову Моон. Здесь подорвались на минах линейные корабли-дредноуты «Байерн» и «Гроссер Курфюрст», а от огня береговой батареи повреждения получил миноносец.

Не встречая, кроме отдельных редких случаев, противодействия со стороны деморализованных русских войск, противник к 1 (14) октября захватил почти весь остров Эзель, за исключением полуострова Сворбе, защитники которого держались до 4 (17) октября.

Упорное сопротивление германским войскам было оказано у Ориссарской дамбы, соединявшей острова Эзель и Моон, которую обороняли части, сформированные в основном из добровольцев, при поддержке кораблей, стрелявших с рейда Куйваст, береговой артиллерии и 2 броневиков. Дамбу они удерживали до вечера 4 (17) октября.

С 29 сентября (12 октября) по 3 (16) октября 1917 года легкие силы германского и русского флота при поддержке тяжелых кораблей вели борьбу за Кассарский плес.

К началу германской операции пролив Соэлозунд не был перекрыт минными заграждениями. Попытки исправить эту ошибку постановкой мин у восточного входа в пролив увенчались успехом только 2 (15) октября: из-за плохой организации постановки и поведения разложившейся команды минного заградителя «Припять», не сразу выполнившей приказ.

1 (14) октября в бою на Кассарском плесе Морские силы Рижского залива потеряли эскадренный миноносец «Гром», однако не позволили превосходящим силам противника прорваться в Моонзунд и сохранили возможность маневрирования по проливу.

Тем не менее угроза прорыва противника через Соэлозунд не позволила русскому командованию организовать оборону ирбенской минно-артиллерийской позиции, применив крупные артиллерийские корабли. А захват противником полуострова Сворбе и оставленной личным составом 4-орудийной 305-мм батареи на мысе Церель позволил германскому командованию 3 (16) октября 1917 года направить через Ирбенский пролив в залив 2 линкора-дредноута, 2 легких крейсера, 11 эсминцев и 25 тральщиков.

4 (17) октября на рейде Куйваст они вступили в бой с линкорами «Слава», «Гражданин» и крейсером «Баян» (8 – 305-мм и 3 – 203-мм орудия), которые маневрировали за минными заграждениями, прикрываемые береговыми батареями (2 – 254-мм и 8 – 152-мм орудий). Подавляющее огневое превосходство линкоров противника (20 – 305-мм орудий) заставило русские корабли отступить из южной части Моонзунда. Тяжело поврежденный линкор «Слава» затопили у входа на фарватер, поскольку его осадка после поступления воды через пробоины превысила предельную глубину пролива. Фарватеры заминировали, а береговые батареи взорвали. Противник не преследовал русских, опасаясь мин и атак подводных лодок: ночью при попытке пройти с Кассарского плеса на рейд Куйваст подорвался и затонул один германский эсминец.

Отход Морских сил из южного Моонзунда поставил в тяжелое положение защитников Ориссарской дамбы. Отказавшись от попыток штурмовать ее с фронта, вечером 4 (17) октября 1917 года германское командование под прикрытием миноносцев переправило на Моон моторными катерами батальон пехоты, который атаковал дамбу с запада. Русские части были вынуждены отступить, и на рассвете следующего дня по дамбе прошли остальные германские войска, предназначавшиеся для захвата острова Моон. Оценив сложившуюся обстановку, русское командование решило отвести свои войска и силы с Моонзунда и других островов архипелага. 5 (18) октября противник полностью оккупировал Моон, а 7 (20) октября та же участь постигла остров Даго.

Тем не менее всех целей операции германская армия и флот не достигли. Морские силы Рижского залива отошли в базы западной части Финского залива в таком составе, что вместе с главными силами Балтийского флота еще могли обеспечивать устойчивость центральной и отчасти передовой позиций, и Финский залив оставался недоступным для надводных сил противника.

Русский флот потерял линейный корабль и эскадренный миноносец. Английская подводная лодка была взорвана экипажем после навигационной аварии. Кроме того, русскими было потеряно 27 самолетов, два из которых были уничтожены германскими эсминцами на базе гидроавиации в Кильконде, один потерян в воздушном бою, а остальные уничтожены или брошены при отступлении из-за поломок и повреждений. Около 1000 орудий, 150 пулеметов и 10 аэропланов было захвачено немцами. В плену оказалось более 20 тыс. защитников Моонзунда.

Людские потери германской армии были незначительными: всего 195 человек, из которых 56 были убиты. Потери германского флота в личном составе – 130 человек убитыми и 61 ранеными. Эсминец, 2 тральщика и 2 вооруженных траулера погибли. 2 линкора, 2 эскадренных миноносца и транспорт подорвались на минах, а плавбаза была повреждена торпедой, выпущенной подводной лодкой.

Успеху противника способствовало разложение личного состава русской армии и флота. Команды большинства эсминцев, канонерских лодок, морской «батальон смерти», личный состав береговых батарей на полуострове Тахкона сражались стойко. Но неповиновение команды минного заградителя «Припять» решающим образом повлияло на исход борьбы за Моонзундский архипелаг.