Am 22. August 1914 wurde Ludendorff überraschend zum Chef des Stabs der 8. Armee nach Ostpreußen berufen. Die Ostfront des Reiches war gegen eine russische Übermacht in eine schwierige Lage geraten: russische Truppen standen bis zu 10 Kilometer auf ostpreußischem Gebiet. Ludendorff schien sowohl aufgrund seiner Vorerfahrungen als Militärbeobachter in Russland als auch aufgrund seiner Erfolge an der Westfront für diese Aufgabe prädestiniert. Als Stabschef des späteren Reichspräsidenten Hindenburg war er als strategischer Kopf an den Siegen in der Tannenbergschlacht und der Masurenschlacht gegen die russischen Truppen maßgeblich beteiligt. Nach den Kämpfen um Lodz wurde Ludendorff zum Generalleutnant befördert. Während der folgenden Kriegsjahre war Ludendorff weiterhin als Stabschef beim inzwischen zum Generalfeldmarschall und Oberbefehlshaber Ost (OB Ost) aufgestiegenen Hindenburg eingesetzt. Aufgrund der Ballung von militärischen Kräften an der Westfront (Verdun) war die Ostfront – wo Ludendorff und Hindenburg überdies auch in Konkurrenz zur nominell der k.u.k-Heeresleitung, indirekt damit jedoch der OHL selbst unterstellten, Heeresgruppe Mackensen agieren mussten – jedoch nachrangig. Dadurch galt Ludendorffs Arbeit ab 1915 überwiegend der Etablierung des Militärstaates Ober Ost als ein Musterbeispiels besatzungspolitischer „deutscher Arbeit“ im Osten.