פעולות צרפת בראשית המלחמה התבססו על תוכנית מתאר כללית לריכוז וניוד כוחות שנודעה בשם "תוכנית 17". התוכנית התבססה על הרעיון של התקפה בכל מחיר ועל ה"אלאן" (élan), רוח הגייסות של הצבא הצרפתי. בהתאם לתוכנית החלו כוחות צרפתיים לפלוש לחבל אלזס-לורן בתחילת אוגוסט, ולגרום לנסיגת הכוחות הגרמניים לאחור.
בחזית המזרחית פלשה אוסטרו-הונגריה לסרביה ב-12 באוגוסט (פלישה שהייתה העילה למלחמה), אך נחלה תבוסות כבדות. במקביל, שתי ארמיות רוסיות, הארמייה הראשונה בפיקודו של פאול פון רננקמפף והארמייה השנייה בפיקודו של אלכסנדר סמסונוב, פלשו למזרח פרוסיה, מוקדם בהרבה מהצפי הגרמני, והביאו את ראש המטה הכללי הגרמני, פון מולטקה, לבצע סטייה ראשונה מתוכנית שליפן, בהעבירו כוחות מהחזית המערבית לחיזוק החזית המזרחית.
ב-14 באוגוסט נפתחה סדרה של קרבות שכונו המערכה על הגבולות, שהביאו לתפנית ביחסי הכוחות במלחמה. בדרום החזית המערבית עצרו הכוחות הגרמניים של הנסיך רופרכט (יורש העצר של בוואריה) את המתקפה הצרפתית בקרב לורן (14 באוגוסט), ואף פתחו במתקפת נגד ב-20 באוגוסט שבה הדפו את הכוחות הצרפתיים חזרה אל מעבר לגבול הצרפתי. ב-21 באוגוסט החל קרב הארדנים, שבו ניסו הצבאות הצרפתיים להבקיע את מרכז הכוחות הגרמניים דרך הרי הארדנים, אך ספגו אבדות קשות (כ-22,000 הרוגים) ונסוגו לאחור. בחזית הצפונית החל הגנרל הצרפתי שארל לנרזאק להסיג את כוחותיו לאחור, ובכך מנע את השמדתם בידי הכוח הגרמני המאגף. ב-20 וב-21 באוגוסט נערכו קרב שרלרואה וקרב מונס, בהם הצליחו הגרמנים להבקיע את קווי המגננה של הצרפתים ושל כוחות העזר הבריטיים, אך כוחות מדינות ההסכמה הספיקו לסגת בזמן וניצלו מהשמדה. כתוצאה מהמערכה על הגבולות נאלצה צרפת לזנוח את אסטרטגיית ההתקפה בה דגלה מתחילת המלחמה, ולעבור למגננה, ובמקביל התבררו לה ממדיו העצומים של הכוח הגרמני המאגף (על פי תוכנית שליפן).
ב-26 באוגוסט החל קרב טננברג, שבו הצליחו הכוחות הגרמניים בפיקודם של הגנרלים פאול פון הינדנבורג ואריך לודנדורף להדוף את הכוחות הרוסיים שפלשו למזרח פרוסיה. הכוחות הגרמניים הצליחו תחילה לכתר את הארמייה הרוסית השנייה בפיקודו של סמסונוב ב-26 באוגוסט ולהשמיד אותה, ושבוע לאחר מכן הצליחו הגרמנים בקרב הראשון על האגמים המזוריים לנצח גם את הארמייה הרוסית הראשונה ולהסיג אותה לאחור אל מחוץ לגבולות פרוסיה.
חרף הניצחונות הגרמניים המרשימים במערכה על הגבולות, לא הצליחו הכוחות הגרמניים המאגפים להשלים את כיתור הצבא הצרפתי. במהלך הקרב הראשון על המארן, שנערך בין 5 ל-12 בספטמבר 1914, הצליחו הצרפתים, בסיוע של סיורים מוטסים, לזהות פער בין שתי הארמיות הגרמניות הפולשות, ולהחדיר דרכו את כוחות הארמייה החמישית הצרפתית בסיוע חיל המשלוח הבריטי. ב-9 בספטמבר נראה היה כי הארמיות הגרמניות עומדות בפני כיתור והשמדה, אך הן הצליחו לסגת ולהתחפר צפונית לנהר אן. עד אמצע ספטמבר ניסו הכוחות הצרפתיים והגרמניים לכתר זה את זה ממערב, במהלך שכונה המרוץ אל הים. הניסיונות לא צלחו, ושני הצדדים נאלצו לעבור לשלב של מלחמת חפירות. חרף ההישגים הגרמניים המרשימים בשלב זה של המלחמה, כישלונם של הגרמנים להשמיד את הצבא הצרפתי על פי תוכנית שליפן, הביא לכך שגרמניה נאלצה להתמודד עם מלחמה ארוכה בשתי חזיתות בו-זמנית: במערב נגד צרפת ואנגליה ובמזרח נגד רוסיה.
הכיבוש הראשון של אדמת אויב בידי מדינות ההסכמה לא היה באירופה כי אם באפריקה: כוחות דרום אפריקה תקפו וכבשו את המושבה הגרמנית שבדרומה של אפריקה (שבהמשך הפכה לנמיביה).
שלבים ראשונים.
הכרזת המלחמה ב-1914 נענתה בהתלהבות רבה על ידי רבים, בשל התחושה הרווחת שזו תהיה מלחמה קצרה של כמה תמרונים ופעולות זריזות ("ללמד את האויב לקח"), ותסתיים בכניסה מהירה לבירת האויב, שיבה הביתה במצעד ניצחון ו"חזרה לחיים הרגילים". היו כמה פסימיסטים (כלורד קיצ'נר) שחזו כי המלחמה תימשך זמן רב, אך "כולם ידעו" ש"המלחמה תיגמר עד חג המולד". השקפות אופטימיות אלה התבטאו בין היתר בהפסקת אש ספונטנית בחג המולד של 1914.
תחילת מלחמת החפירות.
לאחר הצלחתן הראשונה של מעצמות המרכז בקרב על המארן שבצרפת, החלו כוחות גרמניים בסדרת תמרוני איגוף על מנת לאלץ את הצד השני לסגת, במה שכונה "המרוץ אל הים". כוחות מדינות ההסכמה, צרפת ובריטניה, מצאו עצמן עד מהרה מול עמדות גרמניות מחופרות מלורן שבצפון-מזרח צרפת ועד חוף האוקיינוס האטלנטי שבבלגיה. הצדדים התבצרו בעמדותיהם, כשהצרפתים והבריטים חיפשו עמדה התקפית, בעוד הגרמנים ניסו להגן על השטחים שכבשו. תוצאה אחת של מצב זה הייתה שהחפירות הגרמניות נבנו טוב יותר מהחפירות הצרפתיות-אנגליות, שנועדו להיות זמניות בלבד עד פריצת קווי הגרמנים והניצחון הצרפתי-בריטי הצפוי.
בניגוד לציפיות הבריטיות-צרפתיות, החזית התייצבה בקשת גדולה בתוך שטח צרפת, מחוף האטלנטי בצפון צרפת ועד גבול שווייץ. אף צד לא הצליח להנחית מכה מכרעת במשך ארבע השנים הבאות, אף שפעולות גרמניות בקרב ורדן ב-1916, וכישלון "מדינות ההסכמה" באביב שלאחר מכן, הביאו את הצבא הצרפתי אל סף התמוטטות, כשעריקות המוניות ערערו את קווי המערכה.
כ-800,000 חיילים מבלגיה ומהאימפריה הבריטית היו בחזית המערבית בכל זמן נתון, בכ-1,000 גדודים שכל אחד מהם החזיק חלק מהקו בין בלגיה למארן למשך חודש במערכת בת ארבעה שלבים, אלא אם התקפה התקרבה. החזית כללה חפירות באורך של מעל 6,000 מיל. כל גדוד החזיק באזורו במשך כשבוע, לפני שחזר לאחור כדי לתמוך בקווים, לאחר מכן בקווי עתודה, ולאחר מכן במשך שבוע מחוץ לקווים, לרוב באזור אמיין.
הקרב על הסוֹם וקרב פַּשנְדֶל.
הן הקרב על הסום (1916) והן קרב פשנדל (1917) בחזית המערבית גבו מחיר גבוה בחיי אדם, בתמורה להתקדמות זעירה בשטח. ביום הראשון לקרב על הסום תקפו הבריטים, אך איבדו חיילים רבים באש מכונות ירייה (באותו יום, 1 ביולי 1916, נפגעו כ-58,000 חיילים בריטים, שכשליש מהם נהרגו). לבסוף הם הצליחו לכבוש קטע מן השטח שהוחזק בידי הגרמנים. הדבר גרם לפיקוד הגרמני להורות לחייליו לכבוש מחדש שטחים אלה, פקודה שעלתה לגרמנים בכמות אבדות דומה. כך, במקום קרב בלתי מאוזן, שבו רק חיילי צד אחד תוקפים (קרב שהיה מסתיים באבדות כבדות לתוקפים), תקפו הצדדים לסירוגין זה את זה, וכמות האבדות הכבדה התחלקה בצורה דומה בין שני הצדדים הלוחמים.
החזית המזרחית ורוסיה.
בזמן שהחזית המערבית הגיעה למבוי סתום שהתבטא במלחמת חפירות סטטית, המשיכה המלחמה במזרח להיות מלחמת תנועה של כוחות צבא גדולים.
ניצחונות גרמניים במזרח.
תוכניותיהם הראשונות של הרוסים כללו פלישה בו זמנית לגליציה האוסטרית ולמזרח פרוסיה הגרמנית. אף שבתחילה הצליחו הרוסים להתקדם בגליציה, הם אולצו לסגת בשל ניצחונותיהם של הגנרלים הגרמנים הינדנבורג ולודנדורף בקרב טננברג באוגוסט 1914 ובקרב הראשון על האגמים המזוריים בספטמבר, שבהם הושמד רובו של הצבא הרוסי הפולש. הארגון הכלכלי והצבאי הלקוי של הרוסים לא עמד כנגד עוצמתם המשולבת של הקיסרות הגרמנית והאימפריה האוסטרו-הונגרית. באביב 1915 אולצו הרוסים לסגת בגליציה, ובמאי השיגו "מעצמות המרכז" פריצת דרך חשובה בשוליים הדרומיים של פולין, כשכבשו את ורשה ב-5 באוגוסט, ואילצו את הרוסים לסגת מפולין כולה.
בעיות פנים באימפריה הרוסית.
אי-שביעות הרצון מהתמודדותה של הממשלה הרוסית במלחמה גדלה חרף הצלחת מתקפת ברוסילוב בגליציה המזרחית נגד האוסטרים ביוני 1916. הצלחה זו עורערה בשל סירובם של גנרלים רוסים אחרים לשלוח את כוחותיהם לתמוך במפקד הגִזרה המנצח. כשרומניה נכנסה למלחמה ב-27 באוגוסט, באו כוחות גרמניים לעזרת היחידות האוסטריות הערוכות לקרב בטרנסילבניה, ובוקרשט נפלה לידי "מעצמות המרכז" ב-6 בדצמבר. בינתיים גברה התסיסה הפנימית ברוסיה, כשהצאר, ששהה בחזית, היה בלתי נגיש, ושלטונה הכושל של הקיסרית אלכסנדרה הוביל למחאות בכל הרבדים הפוליטיים ברוסיה. רצח רספוטין, חביבה של אלכסנדרה, על ידי אצילים שמרניים בסוף 1916, היה אחת התוצאות של אי-שקט פנימי זה.
מהפכת אוקטובר.
במרץ 1917 הגיעו לשיאן ההפגנות בפטרוגרד והצאר ניקולאי השני אולץ להתפטר.
עם הגעתו של לנין משווייץ לרוסיה (עם תמיכתה ועזרתה של גרמניה) מונתה ממשלה זמנית חלשה, שלמעשה חלקה את כוחה עם הסובייט של פטרוגרד. אף שמצבה של רוסיה בחזית הלך והידרדר, הורתה הממשלה הזמנית להמשיך במלחמה, דבר שהביא לירידה גדולה נוספת בפופולריות שלה. אי שביעות הרצון מהמלחמה שימשה יפה את המפלגה הבולשביקית בהנהגת ולדימיר איליץ' לנין, וחיזקה אותה.
לאחר ניצחון הבולשביקים במהפכה בנובמבר 1917, החלו שיחות עם גרמניה, ובדצמבר הוסכם על שביתת נשק. בתחילה סירבו הבולשביקים להסכים לתנאים הגרמניים הקשים, אולם משחידשה גרמניה את המלחמה וצעדה ללא חת לאורך אוקראינה, הסכימה הממשלה הרוסית החדשה ב-3 במרץ 1918 לחוזה ברסט-ליטובסק, שהוציא את רוסיה מהמלחמה, ואילץ אותה למסור ל"מעצמות המרכז" שטחים נרחבים, כולל פינלנד, הפרובינציות הבלטיות, פולין ואוקראינה.
החזיתות הדרומיות.
החזית המזרח תיכונית.