Maailmansodan puhjettua Danilov nimitettiin elokuussa 1914 koko Venäjän pääesikunnan eli Stavkan päämajoitusmestariksi. Hänet ylennettiin lokakuussa 1914 myös jalkaväenkenraaliksi. Danilov oli muodollisesti kolmantena komentoketjussa ylipäällikön ja esikuntapäällikön jälkeen, mutta sai aktiivisuutensa vuoksi dominoivan roolin Venäjän operaatioiden johtamisessa. Kommunikaatiovaikeuksien vuoksi johtaminen tosin osoittautui hyvin tehottomaksi ja armeijoiden komentajat tekivät strategiset päätökset omin päin. Tämän seurauksena alkuperäisen sotasuunnitelman toteuttaminen epäonnistui, sillä Venäjän hyökkäys Itä-Preussiin kilpistyi heti sodan alussa kirveleviin tappioihin Tannenbergin ja Masurian järvien taisteluissa.