大战的爆发，标志着德国一个新的历史时期的开始。由于战时超常的社会动员和国家对工业生产及人民生活的强制干预和控制，这个时期的帝国已完全被纳入战时轨道。对外持续作战，对内加速国民经济和社会生活军事化，成为战时德国的显著特点。此外，帝国的上层权力结构，也因战时军队对政权影响的加深而发生显著变化。皇帝的权威虽依然存在，但军事统帅愈来愈成为左右内外政策的决定性力量，以至于到战争后期，总参谋部已获得指派或解除首相职位的权力，德国已俨然进入军事专政时期。由于战争旷日持久，破坏巨大，资源消耗殆尽的帝国最终因战败和一场革命风潮的冲击而走向崩溃。帝国时代曾经繁荣发展的上升态势和相应的生活节奏由此被打断。战后和约使德国的工业和军事力量受到遏制，部分领土遭到剥夺，殖民地被瓜分，并被迫接受惩罚性的巨额战争赔款。一个对帝国灭亡毫无责任的共和国，承担起帝国灭亡所留下的沉重负担，并开始了前途未卜的民主试验。
一、德军速决战战略的失败
自8月4日英国对德宣战以后，随着其自治领地和殖民地相继加入战争，战火迅速蔓延至中东、非洲和远东，战争开始真正具有世界战争的规模，但欧洲的战略中心地位没有改变。在欧洲，由于意大利一直动摇于两大集团之间，战争一开始主要在德、奥与三大协约国之间进行。从双方的力量对比来看，德、奥备战较早，装备先进，在战初占有一定的军事优势。其中德国不仅军队训练有素、装备精良，而且与军事工业密切相关的重化工业的生产能力已超过英、法、俄三国的总和。这些要素与日益膨胀的人口相结合，不免使德国军队成为一支令人望而生畏的力量。但是这些优势由于它所处的地理环境和外交上的孤立被部分地削弱了。德、奥在欧洲地理上的中心地位，决定了它们从战争一开始就面临着同时在西、东、南三个方面作战的不利形势。此外，天然易受包围的地缘与外交上的孤立，切断了它们与外部世界的联系，资源的有限性使之难以支持长期战争的消耗。协约国方面地域辽阔，资源丰富，有助于维持长期战争，因此，集中优势兵力，先发制人，发动一场速战速决的战争是中欧两强的战略选择。
如前所述，德国的作战方案，即“施里芬计划”形成于1905年。其出发点是避免在东、西两线同时对法、俄作战，力争在俄国军队集结之前，集中兵力于西线，通过奇袭合围的闪电战术，争取在3周至4周之内击败法国，迫其投降，然后挥师东进，以全力打击俄国，增援南线的奥匈，在3个月至4个月内取得胜利，结束战争。
战争开始后，德国按预定计划，出动150万人，在西线大举向法国发动进攻。在一个月的时间里，德军先后突破比利时中立防线，击败英、法军队，占领法国北部，并在9月5日抵达距巴黎50公里的地方，法国政府被迫南迁波尔多。但是德国预期的胜利，因俄军出人意料地及早行动受到损害。出击东普鲁士的俄军已危及容克贵族的产业和利益，德国军方被迫从西线抽调两个军团回援，结果削弱了德军右翼突击包抄部队的进攻能力。重新调配兵力部署的法军在英、比两国军队的配合下对德军进行了顽强的抵抗，最终使德军包围敌人的计划陷于失败，并使其中的一翼反而陷入法军的包围之中。在这种情况下，两军的对抗逐渐发展成第一次世界大战中最大的战役之一——马恩河战役。马恩河是流经巴黎的塞纳河的一条支流。9月5日，由于德国第一集团军孤军南下追击法军，驻守在马恩河北岸的德军成为法军分割合围的目标。战斗打响后，德国第一集团军被迫回援，来自巴黎的法军和行动迟缓的英军也向马恩河集结。原为德军追击的法国第五集团军、福煦指挥的第九集团军也回师马恩河，致使德国两个集团军处于孤立无援的境地。从9月5日到9月9日，在长达200公里的马恩河战线上，硝烟滚滚、炮声隆隆。双方投入兵力共达152万人，经过反复冲杀，德军撤退至艾讷河，占领巴黎的目的没有达到；英、法军也没有力量把德军逐出法国和比利时。尽管双方都因伤亡人数不多说自己获得了胜利，但真正遭受打击的是德国。因为它宣告了施里芬计划的破产，德军已陷入可怕的两线作战境地。到1914年年底，西线已发展成持久性的阵地战，德国速胜的希望化为泡影。
不过，德国虽遭受战略上的失败，但其经济资源得以加强。初战的结果，法国有近1/10的国土为德国所占领，其中包括法国工业生产最关键的地区。由于这一损失，法国在大战未来的岁月里，失去了80%的煤、几乎全部的铁矿资源，以及东北部的大工厂。这些资源，加上德军在法、比边境快速推进所夺取的有利地形，大大强化了德国应对协约国军队发动大规模进攻的能力。尽管英法联军凭借人数优势曾发动多次进攻，但因条件不利，一直未能突破德军防线。直到1918年3月以前，双方在西部的战线变动，从未超出10英里。
在东线，战初德国仅布防一个集团军（第八集团军），连同东普鲁士各要塞警备部队共30万人，防御俄军的进攻。俄军的较早出击曾打乱了德军在西线的部署，但因军队素质太差、指挥无能，虽数量上两倍于德军，最终仍被新任集团军司令兴登堡和参谋长鲁登道夫指挥的德军所败。保罗·冯·兴登堡（1847—1934）士官生出身，青年时期曾参加普奥战争和普法战争，两次获得穿越柏林凯旋门的殊荣，1873年进入柏林军事学院学习，此后长期在陆军参谋总部供职，深得上司毛奇和施里芬的赏识。1903年他被擢升为中将，出任陆军第四军军长，1911年退休。大战爆发后，他重返总参谋部要求担任军职。1914年8月23日他被任命为第八集团军司令，同新任的该军参谋长一道担负起抗击东线俄军的任务。埃里希·鲁登道夫（1865—1937），早年就读于陆军士官学校，1890年进入陆军大学学习，1893年毕业后任战术教官，1908年任总参谋部第二处处长。大战爆发后，在斯特拉斯堡担任旅长的鲁登道夫被调往西线参战，任第二集团军参谋处长。在德军攻打比利时列日要塞的关键战役中，鲁登道夫指挥炮兵猛攻炮台，并身先士卒，冲入敌阵，为拿下列日建立了头功。自此，他才略显露，官运亨通，不断得到晋升的嘉奖。8月末，东线俄军大兵压境，来势凶猛，紧要关头，他被任命为第八集团军参谋长，同兴登堡一道抵马林堡驻地赴任。8月24日，到达前线的兴登堡和鲁登道夫在参谋人员霍夫曼等人的建议下，研究部署了一个聚歼俄军的计划。他们决定以小部兵力迷惑、阻击俄第一集团军，集中德军主力于战线右翼，力图全歼俄第二集团军，然后再全力围歼其第一集团军。为了改变德军主力与俄第二集团军相比在数量上的劣势，计划决定以德军之一部诱敌深入，而将大部兵力分为左、右两路，分别进攻俄军两翼，在运动中围歼敌人。
8月26日，战斗在坦能堡和马祖里湖之间打响。一支德军佯败，不知是计的俄军穷追不舍，逐渐陷入通过高效率的铁路重新集结的德军两翼的包围之中。经过3个昼夜的激战，疲劳、饥饿、迷乱的俄军，像受惊的羊群一样，四散奔逃，延伸40英里的德军只需要把俘虏圈指给他们就行了，因为这些本来十分勇敢的士兵已经由于体力消耗和突如其来的打击，丧失了任何抵抗能力。俄国第二集团军全部消失了！此役是德军的胜利、俄军的灾难。俄军伤亡、被俘人数约达12万人，有500门大炮被毁或被缴获，大批的辎重、武器落入德军之手。眼见大势已去的俄第二集团军司令萨松诺夫，在8月29日晚独自闯进一座森林，举起手枪对准太阳穴，扣动扳机，为战役画上了句号。
为了纪念这次胜利，德国人选择了五百多年前，即1410年7月15日条顿骑士团为波兰—立陶宛和俄罗斯联军所败的地点“坦能堡”，作为这次战役的名称。坦能堡之战是“到第一次世界大战结束为止，有史以来最大的一次围歼战”。兴登堡和鲁登道夫从此声威大震，被称为“珠联璧合的一对将才”。在德国国内，还兴起一股“兴登堡热”，不仅“兴登堡”这个名字被认为富有音乐旋律，他那巨人般威风凛凛的外形，沉稳、坚定的司令官风度，一副如同雕刻出来的军人面部表情，都对这个尚武民族具有极大的感染力。然而，兴登堡最能取悦于人的还在于他本人谈到这次战役时的态度。他把它看得很轻松，说他“好像进行了一次温泉疗法”。这句看似漫不经意的话，增添了他那随和性格的感染力，同时也道出了事实的真相。因为了解内情的下属都知道，无论在战前还是战后，甚至在战役期间，隆隆的枪炮声从未影响这位新任元帅的生活节奏，他照常吃饭、睡觉、活动，而真正为战役殚精竭虑的却是参谋长鲁登道夫。后者既没有前者的贵族出身，也没有前者的个性魅力，但作为副手，在战时他始终发挥着独立的、至关重要的作用。兴登堡曾坦率地讲过，他的主要任务之一就是使参谋长的聪明才智、过人精力和不懈的干劲得到充分发挥，必要时为之创造条件。因此，在一些德国人的心目中，“鲁登道夫是位将军，而兴登堡则是爱国者”。
坦能堡战役之后两周，随着西线援军的到来，德军在马祖里湖战役中再度奏凯。9月11日，随着德军攻下俄军第一集团军司令部所在地因斯特尔堡，入侵的俄军便全部被逐出东普鲁士。为了扩大战果，德军乘胜追击，到9月下旬，俄军已退回涅曼河。在东普鲁士战役中，俄军总计损失25万人，入侵计划以俄国的全面失败告终。德军在沉重打击俄军之后，也因兵力所限，暂时集结在波兰国境线一带，等待新的战机。
决定东线德军下一步行动的，主要是俄奥战场上的形势。为了牵制俄军，应德国的要求，奥匈在战争打响后即在加里西亚部署4个集团军，准备在卢布林和赫尔姆一带粉碎俄军先头部队后，实现与德军合围波兰地区俄军主力的计划。但是与德军一触即溃的俄军却是奥军的强硬对手，除了初战时在克腊希尼克以南和托马舒夫取得阻击俄军南下的局部小胜之外，在加里西亚南部的战役中，奥匈连续遭到俄军的沉重打击。由于兵力强大、行动迅速，8月下旬俄军在德涅斯特河上游重创奥军，先后占领军事重镇莱姆堡和加利奇。9月初，俄军三路大军在哥罗多克一带包抄奥军主力，形势危急，奥军被迫全线向桑河以西撤退。撤退中，奥军毁坏了沿途交通，并开始向德军求援。在追击中，俄军包围了奥匈最大的要塞普热米什尔，15万奥军变为俄军俘虏。9月下旬，俄军已抵达喀尔巴阡山麓。此役奥匈损失兵员四十余万，并被迫退守喀尔巴阡山一线。奥匈的失败暴露了这个多民族帝国的固有弱点：经济落后，资源分散，民族构成复杂，仅大战来临时“军事动员令要以15种不同的民族语言下达”一项，就影响了其部队有效实力的正常发挥。因此，德国的援助是必需的。9月28日，一支主要由西线增援部队组成的德国第九集团军已在冯·马肯森将军的率领下开赴前线，德、奥两国东线的力量进一步增强了。
德军在东普鲁士的胜利进军和奥匈在加里西亚的溃败，从不同角度使中欧盟国体会到东线战场对整个战略的影响。由于西线受挫和东线俄军压力的加大，德奥已处于腹背受敌的境地。为了集中兵力，在一线突破，德军把注意力逐渐转向战线辽阔、敌军力量分散、便于展开运动战的东线。在兴登堡和鲁登道夫等人的坚持下，德军决定在1915年实现战略重心东移，以全力打垮俄军，迫其单独媾和，然后调兵西线，打败英法联军。
二、德军在东线和西线的进攻
1915年新年刚过，德奥的作战方案已经拟就，其基本方针是，西线实行积极防御；东线兵分两路，分别从南、北两面对俄军发动进攻。北面由德军从东普鲁士向布列斯特方向出击，南面由德奥联军沿喀尔巴阡山一线向莱姆堡方向进攻，最后两军逐渐合拢，以钳形攻势力争在波兰境内聚歼俄军。战役开始时，由于德军领导对战略重心东移仍存在分歧，东线战场的力量对比，俄军仍在数量上占据优势。当时俄军在前线部署的兵力多达175万，德、奥两国军队约为130万。除了军事素质，德军取胜的条件在于强大的经济潜力和灵活机动的战略战术原则。
东线战役在1915年年初打响。德军选择了俄军防守薄弱的马祖里湖东部地区，并在极度寒冷的严冬季节出其不意地发动了进攻。由于时值降雪，天气奇寒，行军困难，戒备松懈的俄军不知在平静的雪原上会有大兵袭来。2月8日，突然出现的德军向俄国第十集团军两翼发起强攻，仓促应战的俄军顿时乱作一团。在德军的猛烈打击下，俄军夺路而走，四散奔逃，溃不成军，沿途丢弃的辎重粮秣无数。2月15日，溃逃的俄军在奥古斯托夫森林被德军团团围住，经过6天的激战，全部为德军所歼。这次战役彻底肃清了再次入侵东普鲁士的俄军。直至大战结束，俄军再未涉足德国领土。