Efter at Rumænien erklærede krig mod Østrig-Ungarn den 15. august 1916, fik Mackensen kommandoen over en multinational hær, med general Emil von Hell som stabschef, af bulgarere, osmannere, østrig-ungarske og tyskere. De samlede sig i det nordlige Bulgarien og rykkede derefter ind i Dobruja. Senest den 8. september
De havde taget de to store fæstninger på højre bred af Donau, den første på en enkelt dag af en styrke, der var talmæssigt underlegne de belejrede, som blev overvældet af Mackensens artilleri. Derefter brød en tysk og østrigsk-ungarske hærgruppe, under kommando af Falkenhayn, ind i Vlackland gennem Vulkanpasset i de transsylvanske Karpater, mens Mackensen krydsede Donau ved at erobre brohoveder på venstre bred for at beskytte de østrigsk-ungarske ingeniører, der byggede den lange pontonbro. Den rumænske hær og dens russiske allierede blev tvunget tilbage mellem disse kløfter. Efter tre måneders krig blev to tredjedele af kongeriget Rumæniens territorium besat af centralmagterne. Rumæniens hovedstad, Bukarest, blev erobret af centralmagterne den 6. december 1916, på hans 67. fødselsdag. Han red ind på en hvid hest og flyttede ind i det rumænske kongelige palads.