Bitlis Muharebesi (Rusça: Битлисское сражение / Bitlisskoye srazhenie), 1916 yılının yaz aylarında Bitlis şehri için Rusya İmparatorluk Kuvvetleri ve Osmanlı Ordusu arasında gerçekleştirilmiş bir dizi çatışmadır.
Bitlis ilk olarak 2-3 Mart'ta Rusya İmparatorluk Kara Kuvvetleri'nin 2. Kafkas Kolordusu tarafından düşürüldü. Ancak 1 Ağustos'ta taarruza geçen Mirliva Mustafa Kemal Paşa komutasındaki Osmanlı 16. Kolordusu, Diyarbekir'e doğru ilerlemekte olan Nikolay Yudeniç komutasındaki Kafkas Ordusu'nu geri çevirerek 8 Ağustos'ta 5. Fırka ile Bitlis'i, 8. Fırka ile Muş'u geri aldı.
25 Ağustos 1916'da Ruslar tarafından tekrar alınan Muş ve Bitlis, Rus kuvvetlerin Ekim Devrimi ve Brest-Litovsk Antlaşması öncesinde Kafkas cephesini terk etmeye başlamasıyla 1917'de tekrar Osmanlı İmparatorluğu'na geçmiştir.
