Az világháború idején, 1914 augusztusában visszahívták katonai szolgálatra és Ludendorff tábornokkal együtt rábízták a kelet-poroszországi haderő vezetését. Ludendorff stratégiai zsenialitásának köszönhetően a nagy orosz túlerővel szemben a Hindenburg vezette álló német hadsereg briliánsan védekezett. A tannenbergi csatában aratott győzelem Hindenburgot nemzeti hőssé tette, és megbízták a keleti front főparancsnokságával. Itt erős befolyása volt az osztrák–magyar csapatokra is. A második mazuri tavaki csatában elért győzelemnek köszönhetően már Kelet-Poroszország megmentőjének tartották, a mai történészek szerint azonban győzelmeiben kiemelkedő szerepet játszott a korában kevésbé méltányolt Erich Ludendorff.