הארמייה הוקמה עם פרוץ מלחמת העולם הראשונה בשנת 1914, ולמפקדה מונה אלכסיי ברוסילוב. הארמייה פלשה לגליציה שהשתייכה לאימפריה האוסטרו-הונגרית (המערכה בגליציה), ובמהרה הצליחה להתקדם כ-150 קילומטר בתוך שטחי גליציה. ניצחונם של כוחות מדינות המרכז בשאר החזית המזרחית הכריחו את ברוסילוב לסגת לאחור למרות התקדמותו. על ניצחונותיו המרשימים קיבל את אות מסדר גאורגיוס הקדוש מדרגה רביעית ושלישית. בתחילת 1915 המשיכה הארמייה בקרבות מול כוחות אוסטרו-הונגרים ואף זכתה לניצחונות משמעותיים. הארמייה עברה את הרי הקרפטים ועלתה על הדרך לתקיפת הונגריה. הצאר ניקולאי השני ביקר את הארמייה השמינית והעלה את ברוסילוב בדרגה. פעם נוספת, תבוסה של ארמיות רוסיות אחרות בחזית במהלך מתקפת גורליצה-טרנוב הכריחה את ברוסילוב לסגת כחלק מנסיגה כללית של הצבא הרוסי (הנסיגה הגדולה). עד לספטמבר הארמייה השמינית נסוגה כ-180 קילומטר אל עבר אזור טרנופול. הארמייה הועברה ללחימה ברומניה, וביולי 1917 ספגה אבדות כבדות במתקפת קרנסקי. היא פורקה יחד עם כל צבא האימפריה ב-1918.