Ci dwaj nowi dowódcy zaplanowali przeprowadzenie kontrofensywy przeciwko Rosjanom przy pomocy sił ściągniętych szybkimi transportami z frontu zachodniego. 27 sierpnia oddziały niemieckie uderzyły z dużym impetem na osłabioną armię Samsonowa, przy okazji doprowadzając do jej oskrzydlenia. Wojska Ludendorffa i Hindenburga doskonale znały położenie przeciwnika, gdyż Rosjanie nie szyfrowali depesz radiowych. Bitwa pod Tannenbergiem zakończyła się 29 sierpnia, a wraz z nią doszło do całkowitej dezintegracji dowództwa rosyjskiego, ponadto Rosjanie stracili 92 tys. ludzi wziętych do niewoli oraz dziesiątki tysięcy zabitych i rannych. W ciągu tygodnia niemieckie oddziały pod dowództwem Augusta von Mackensena pokonały Rennenkampfa w okolicach jezior mazurskich, gdzie Rosjanie stracili 100 tys. ludzi. Tak jak w poprzednich wojnach po stronie rosyjskiej szwankowała najbardziej współpraca w zakresie dowodzenia oraz zaopatrzenie. Teraz w starciu z przeciwnikiem, który dysponował dużą przewagą techniczną, braki te wywołały wojskową katastrofę.