El enemigo oriental de Alemania y Austria-Hungría era un monstruo gigantesco: Rusia, el estado más grande del planeta. Su tamaño hacía que fuera imposible conquistar su territorio, nadie lo había conseguido. Sólo recorrer la distancia hasta Moscú podía destruir un ejército, como le sucedió a Napoleón un siglo atrás. El ejército del Zar era comparable al tamaño de su imperio, ocho millones de hombres podían lanzarse sobre Alemania. Sorprende que ante un enemigo de tal envergadura alguien pudiera plantear la posibilidad de invadirlo. Rusia era un gigante, sí, pero era un gigante débil y torpe. Su ejército estaba en unas condiciones lamentables, la mayoría de sus hombres eran campesinos mal entrenados, sin equipamiento y sin disciplina. Los generales rusos tenían una pésima formación militar, en realidad eran un grupo de incompetentes de origen aristocrático que accedían al mando debido a la estructura social zarista. A la pobre calidad del ejército se añadían unas enormes dificultades logísticas; el tamaño de Rusia hacía que fuera una pesadilla mover por su territorio las tropas y los suministros, máxime cuando faltaban medios e infraestructuras de transporte. El mando alemán era consciente de las limitaciones rusas; por ese motivo su plan consistía en acabar antes con los franceses, suponían que los rusos tardarían en movilizarse y no serían un peligro inmediato. Por lo tanto, en los primeros instantes de la guerra los alemanes concentraron todo su potencial en el frente occidental. Cuando acabaran con los franco-británicos se ocuparían de los rusos. El otro aliado de Alemania, Austria-Hungría, no contaba con su mismo potencial bélico; pero el mando alemán consideraba que sería suficiente para derrotar al pequeño estado serbio y para apoyarles en su lucha contra los zaristas. Como sucedió en occidente los planes previos no coincidieron con lo que aconteció en realidad.
El enorme ejército ruso estaba al mando del Gran Duque Nicolás, que debido a los problemas logísticos necesitaba meses para movilizar sus tropas y tenerlas operativas. Pero Nicolás tomó una decisión arriesgada, decidió ayudar a Francia y presionar a los alemanes en el este. A pesar de no estar preparado lanzó un ataque sorpresa contra Prusia. El objetivo era que Alemania dedicara más esfuerzo al frente oriental, al trasladar tropas para detener a los rusos ayudarían a los franceses a contener la embestida sobre París. El ataque estuvo a cargo de nueve divisiones dirigidas por Rennenkampf, a pesar de la falta de equipamiento de sus hombres y de la casi ausencia de artillería consiguió sorprender a los alemanes que no esperaban una ofensiva de semejante tamaño. Los hombres del Káiser fueron derrotados en la batalla de Gümbinnen y esto forzó su retirada de Prusia Oriental.
Como consecuencia de la derrota en Gümbinnen el mando de las tropas alemanas en el este fue entregado a von Hindenburg. Su primera decisión fue reforzar el frente oriental con tropas trasladadas desde occidente. Esto fue un error, debilitó la ofensiva sobre el Marne y contribuyó al fracaso de la conquista de París. El ataque ruso que había propiciado la victoria estaba formado por dos ejércitos: el primero dirigido por Rennenkampf y el segundo a cargo del general Samsonov. El mando alemán diseñó una trampa que casi consigue la aniquilación de las tropas zaristas. El plan consistía en contener a Rennenkampf y dejar avanzar a Samsonov. Los alemanes conocían las debilidades rusas, sabían de su falta de equipamiento y de sus dificultades logísticas. Supusieron que si dejaban alargar la línea de suministros podrían vencerlos. Acertaron; una vez que el ejército de Samsonov se había internado en Prusia Oriental atacaron su línea de suministros el 26 de agosto en la localidad de Tannenberg y consiguieron cercar al segundo ejército, que el día 30 había sido vencido. La derrota fue absoluta y generó un caos que los rusos no olvidarían. Sufrieron 30.000 bajas. Más de 80.000 hombres se rindieron ante los alemanes y esto generó un problema logístico, ya que no tenían prevista una masa tan grande de prisioneros. El general Samsonov se pegó un tiro en la cabeza. El escenario tras la batalla de Tannenberg fue caótico. Los zaristas para evitar ser exterminados emprendieron una retirada apresurada de Prusia Oriental en unas condiciones terribles: estaban hambrientos, durante el camino abandonaban todo el equipo y muchos desertaban. Más que una retirada fue una desbandada que dejó en evidencia el desorden del ejército ruso. A partir de la derrota en Tannenberg los rusos estarían toda la guerra a la defensiva. El enorme ejército zarista era más débil de lo que se había esperado.
Hindenburg quería acabar del todo con el ejército ruso. Habían destruido las tropas de Samsonov pero faltaba vencer al primer ejército de Rennenkampf. Éste adoptó una actitud prudente, tras una retirada inicial estableció una posición defensiva en los lagos Masurianos, una zona de Prusia Oriental en la cuenca del río Omer conocida como el escudo báltico; se trata de una llanura repleta de lagos de origen glacial que se comunican entre ellos mediante canales. La estructura de lagos y canales era apropiada para la defensa y fue el lugar elegido por Rennenkampf para enfrentarse con los alemanes. Los rusos se atrincheraron y Rannenkampf situó en primera línea a sus mejores tropas y reservó el resto como refuerzo. Hindenburg tomó una decisión similar: las tropas mejores en vanguardia y el resto de reserva. Pero por primera vez en el frente oriental los alemanes tenían superioridad numérica. Los refuerzos desde el frente francés habían llegado y esto permitió a Hindenburg cubrir toda la zona y contar, además, con tropas de refuerzo en retaguardia. El 6 de septiembre comenzó la batalla de los Lagos Masurianos, a diferencia de los combates en Tannenberg la victoria no fue fácil para los alemanes y el enfrentamiento fue de una dureza extrema; vencieron gracias a su superioridad numérica y de equipamiento pero a cambio de un gran precio en bajas. El día 11 los rusos empezaron a retirarse; pero esta vez el repliegue hacia la frontera rusa fue ordenado y se evitó la desbandada, el caos y las deserciones masivas. Tras expulsar a los rusos de Prusia los hombres del Káiser invadieron Polonia y llegaron hasta Varsovia.
Los aliados de Alemania, los austro-húngaros, no disponían de un ejército tan potente, ni en tamaño, ni en entrenamiento, ni en equipo. A lo largo de todo el conflicto iban a suponer un problema para el Káiser, que tendría que socorrerles de forma sistemática para evitar su derrota, detrajo así recursos que necesitaba en otros frentes. Los objetivos austriacos eran más modestos que los de sus aliados: por un lado debían apoyar a los alemanes y atacar Galitzia y tenían también que derrotar a los serbios en los Balcanes. En Galitzia, aunque consiguieron llegar a Lublin, fueron derrotados por los rusos y para poder aguantar se vieron obligados a desplazar una gran cantidad de tropas que eran necesarias en los Balcanes. Austria-Hungría pensaba que la invasión de Serbia iba a ser un paseo militar. El pequeño estado eslavo había sido el motivo por el que había empezado la guerra y no parecía un enemigo de envergadura. Cuando los austriacos invadieron Serbia el 12 de agosto se encontraron con 300.000 soldados serbios dispuestos a luchar hasta la muerte. Los serbios aguantaron y, además, pasaron a la ofensiva; lograron entrar en el territorio austriaco. Pero los imperiales reaccionaron a tiempo; expulsaron a sus enemigos y de nuevo invadieron Serbia, llegaron a ocupar Belgrado. La retirada del ejército serbio hacia las montañas fue acompañado de un gran número de civiles que seguían a sus tropas en condiciones penosas, muchos de ellos murieron en el camino de hambre y enfermedades. Parecía que los austriacos iban a acabar con Serbia pero de nuevo fueron derrotados en las montañas de Rudnik y esta vez la derrota fue una catástrofe ya que perdieron 100.000 hombres. Emprendieron entonces la huida, abandonaron la recién conquistada Belgrado que fue recuperada por los serbios. La huida desesperada de los imperiales tuvo como consecuencia las represalias sobre la población eslava. En las zonas conquistadas de Serbia una gran parte de sus habitantes fue deportada. En toda la guerra 150.000 civiles serbios y montenegrinos fueron expulsados de su hogar, de forma especial en Bosnia-Herzegovina. En algunas ocasiones la brutalidad llegó a situaciones extremas, como en Sirce, donde se obligó a los civiles serbios a cavar sus tumbas antes de ser ejecutados.
A diferencia de lo sucedido en el frente occidental los enfrentamientos en Prusia, Galitzia y Serbia fueron menos estáticos. El resultado fue que al comenzar 1915 los rusos no habían sido vencidos, aún aguantaban pese a las derrotas de Tannenberg, de los lagos Masurianos y de haber sido expulsados de Prusia Oriental. Por otra parte, Austria-Hungría fue incapaz de vencer a los serbios. Las perspectivas para un final rápido también se habían disipado en oriente, las magníficas fuerzas alemanas no se bastaban para vencer en los enromes frentes del este y centro europeo. También en esta zona se había alcanzado un cierto equilibrio de fuerzas que hacía presagiar un conflicto largo.