עם פרוץ מלחמת העולם הראשונה באוגוסט 1914 לחם הקורפוס של סמירנוב כנגד הגרמנים בקרב טננברג. ב-20 בנובמבר של אותה שנה הוא מונה למפקד הארמייה השנייה. במרץ 1916 הוא נאלץ לעזוב את החזית בגלל מחלה, ובהיעדרו ספגה הארמייה שלו נזקים כבדים במהלך מתקפת אגם נארוץ'. ב-11 במרץ 1917 הוא הועבר לפקד על החזית המערבית. בספטמבר 1918 הוא נלקח כבן ערובה בידי הצבא האדום. לפי מקורות מסוימים הוא נורה ליד פיאטיגורסק ב-1 בנובמבר של אותה שנה לצד 100 קצינים וגנרלים נוספים. לפי מקורות אחרים הוא נרצח בקייב בתחילת שנת 1919.