След Междусъюзническата война е назначен за български пълномощен министър в Санкт Петербург. В края на юли 1914 г. под въздействието на руския външен министър Сергей Сазонов, лобира пред правителството на Радославов да включи България в назряващата война срещу Австро-Унгария на страната на Сърбия и Русия. В началото на Първата световна война се връща на служба в руската армия с военно звание генерал-лейтенант и като командир на 8-и армейски корпус в състава на 8-а армия, действаща в Галиция. След успешни боеве срещу австро-унгарците през септември 1914 г. е повишен във военно звание генерал от пехотата с назначение за командир на 3-та армия. Участва безуспешно в обсадата на Пшемишъл, а до края на годината воюва на река Сан в направление към Краков. В резултат на Горлицкия пробив през май 1915 г. войските му са разгромени и отстъпват от северните Карпати. Броени дни след поражението е снет от командването на 3-та армия, но през март 1916 г. му е поверена 12-а армия в Прибалтика. С нея през лятото на 1916 г. и последвалата зима провежда кръвопролитни, но безрезултатни офанзиви срещу германците на запад от Рига. През юли 1917 г. е снет от командване и зачислен в резерва. По-късно заминава на лечение в Южна Русия.