כאשר החמיר המצב בחזית המזרחית עם פלישתה של רוסיה לפרוסיה המזרחית, נקרא, יחד עם פאול פון הינדנבורג לעצור את הפלישה. הינדנבורג מונה לראש הארמייה השמינית, ולודנדורף לראש המטה שלו. ביחד הצליחו לעצור את הפלישה ולהשמיד שני גייסות רוסיים, בקרב טננברג, שהיה אחד הניצחונות הגדולים ביותר במלחמת העולם הראשונה. לאחר מכן היה בין האחראים לניצחון הגדול הנוסף בחזית זו - הקרב על האגמים המזוריים.