Ở mặt trận phía Đông, cuộc chiến khởi đầu không kém phần nghèo nàn. Quân đội Áo-Hung bị đánh bại trong trận Lemberg và thành phố pháo đài lớn Przemyśl bị bao vây và thất thủ vào tháng 3 năm 1915. Chiến dịch tấn công Gorlice–Tarnów bắt đầu như một cuộc tấn công nhỏ của Đức nhằm giảm bớt áp lực về ưu thế quân số của Nga lên quân Áo-Hung, nhưng sự hợp tác của các cường quốc Trung tâm đã dẫn đến tổn thất to lớn của Nga và làm sụp đổ hoàn toàn các phòng tuyến của Nga, đồng thời, họ phải rút lui 100 km (62 dặm) vào sâu trong lãnh thổ Nga. Tập đoàn quân số 3 của Nga bị tiêu diệt. Vào mùa hè năm 1915, Quân đội Áo-Hung, dưới sự chỉ huy thống nhất với quân Đức, đã tham gia vào Chiến dịch tấn công Gorlice – Tarnów thành công. Từ tháng 6 năm 1916, quân Nga tập trung tấn công vào quân đội Áo-Hung trong Chiến dịch tấn công Brusilov khi nhận ra sự thua kém về quân số của quân đội Áo-Hung. Đến cuối tháng 9 năm 1916, Áo-Hung đã huy động và tập trung các sư đoàn mới và cuộc tiến công thành công của Nga bị dừng lại và từ từ bị đẩy lùi; nhưng quân Áo bị tổn thất nặng nề (khoảng 1 triệu người) và không bao giờ hồi phục lại được. Trận Zborov (1917) là trận quan trọng đầu tiên của Quân đoàn Tiệp Khắc, những người đã chiến đấu cho nền độc lập của Tiệp Khắc chống lại quân đội Áo-Hung. Tuy nhiên, những tổn thất lớn về người và vật chất gây ra cho người Nga trong cuộc tấn công đã góp phần rất lớn vào các cuộc cách mạng năm 1917 và nó đã gây ra một sự sụp đổ kinh tế ở Đế quốc Nga.