С первых дней войны в Европе образовалось два фронта: Западный и Восточный. Верховным главнокомандующим русской армией стал дядя императора, великий князь Николай Николаевич. При нем был создан орган высшего управления войсками - Ставка Верховного главнокомандующего. В соответствии с планом Шлиффена немцы немцы начали наступление на Западном фронте, стремясь к Парижу. Франции понадобилась срочная помощь. По приказу Ставки 1-я и 2-я русские армии (командующие П. Ренненкампф и А. Cамсонов) перешли в наступление в Восточной Пруссии (Восточно-Прусская операция).
Первым крупным сражением войны стала битва при Гумбиннене 7 (20) августа 1914 г. Немецкая 8-я армия понесла тяжелые потери и отступила. Это была первая победа русской армии в начавшейся войне. Дорога в Восточную Пруссию была открыта. Русские войска начали преследование противника, но из-за отставания тылов и больших потерь продвижение вскоре замедлилось. Между тем противник перегруппировал свои силы, сняв часть войск с Западного фронта, сменил командование. Вскоре немцы перешли в контрнаступление, и 2-я русская армия была разгромлена. Однако благодаря действиям русских войск в Восточной Пруссии, оттянувших на себя значительные германские силы, Франция сумела остановить наступление противника на Париж и одержать победу на Марне в сентябре 1914 г. На Юго-Западном фронте против австро-германских сил была предпринята Галицийская операция 1914 г. под командованием генерала Н. Иванова.
В результате этого успешного наступления русская армия заняла почти всю Восточную Галицию, Буковину, осадила крепость Перемышль (сдалась весной 1915 г.). Тем самым был предотвращён разгром Сербии. Важным итогом Галицийской операции стало то, что армия Австро-Венгрии потеряла способность проводить крупные наступательные операции без поддержки Германии. Тем самым расчёты немецкого Генштаба удерживать Восточный фронт силами лишь австро-венгерской армии не оправдались. После сражения на р. Марне и русских побед в Галиции Германия стала торопить со вступлением в войну Турцию, чтобы оттянуть русские силы к Кавказу, а английские - в Египет. В октябре 1914 г. германо-турецкий флот внезапно атаковал русские суда в Черном море, были обстреляны Севастополь, Феодосия, Новороссийск, Одесса. В декабре турецкая армия начала наступательные операции в Закавказье. Но, несмотря на численное превосходство, добиться успеха турки не смогли. В конце декабря русские войска перешли в контрнаступление. В ходе Сарыкамышской операции 1914-1915 гг. противник потерял более 70 тыс. человек из 90-тысячного состава армии и вынужден был отступить к Эрзеруму. Таким образом, на Кавказском фронте российские войска, обороняясь, смогли полностью разгромить наступавшего противника.