Eichhorn war vom 26. Januar 1915 bis zum 5. März 1918 Führer der 10. Armee an der Ostfront. Seine Truppen waren im Februar 1915 maßgeblich an der Winterschlacht in Masuren beteiligt, in derer Folge der Gegner die besetzten Teile Ostpreußens vollständig räumen musste. Wilhelm II. verlieh Eichhorn daraufhin am 18. August 1915 den Orden Pour le Mérite sowie am 28. September 1915 das Eichenlaub zu dieser hohen Auszeichnung. Seit dem 30. Juni 1916 war das Armeeoberkommando zugleich Heeresgruppenkommando der Heeresgruppe „Eichhorn“. Der neugebildeten Heeresgruppe waren die deutschen Armeen in Litauen und Kurland unterstellt. Am 18. Dezember 1917 wurde er zum Generalfeldmarschall befördert. Im März 1918 wurde Eichhorn zum Heeresgruppenkommandeur (Heeresgruppe Eichhorn-Kiew) in Kiew ernannt, das kurz vor der Unterzeichnung des Friedensvertrags von Brest-Litowsk von deutschen Truppen in der Operation Faustschlag besetzt worden war. Dort fiel er am 30. Juli 1918 zusammen mit seinem Adjutanten Hauptmann Walter von Dreßler einem Bombenattentat des linken Sozialrevolutionärs Boris Donskoi zum Opfer und erlag seinen Verletzungen. Er wurde am 6. August 1918 auf dem Berliner Invalidenfriedhof beigesetzt.