争夺制海权的总决战。比利时的战争计划以防为主。塞尔维亚的计划规定，单独地或与俄国联合对奥匈帝国作战。总之，协约国各国的计划都过分夸大了纯军事因素的作用，没有很好地协调各国陆军和海军的行动，也没有制定出盟军总的联合作战计划，只有一个关于军队数量和在一定战役方向展开行动的约定。
德国利用敌方尚未完成战争准备的战略良机，设法寻找发动战争的借口。1914年6月28日塞尔维亚民族主义者在萨拉热窝暗杀奥匈帝国王储弗朗茨—斐迪南德大公事件成了战争的导火线。奥匈帝国事先与德国商定，向塞尔维亚提出最后通牒，7月28日宣战并对贝尔格莱德实施炮击。俄国等协约国大国，建议奥匈帝国用和平方式解决冲突。但当奥匈帝国开始军事行动后，俄国于7月30日宣布总动员。8月1日德国向俄国宣战，8月3日又向法国宣战，同时向拒绝接受德军通过本国领土的最后通牒的比利时宣战。英国要求德国维护比利时中立，但遭拒绝，遂于8月4日也对德国宣战。
双方军队的动员，集结和展开是在开往边界的军队的掩护下进行的。在西欧战区，德国于8月17日，法国于8月18日完成上述行动。德军7个集团军和1个独立支队（约160万人，火炮5000门）在比、卢、法边界从亚琛到上莱茵约380公里的正面上展开。德军三分之二的兵力（约110万人）作为突击翼侧部署在梅斯以北200公里的正面上。最高统帅是威廉二世皇帝，实际上由小毛奇将军指挥（1914年9月14日起由法尔肯海恩将军指挥，1916年8月29日起由兴登堡元帅指挥）。法军（总司令为霞飞将军，1916年12月起为尼韦勒将军，1917年5月17日起为人贝当将军）编有5个集团军和几个师集群（132。5万人，火炮4000余门），在贝尔福—伊尔松的345公里正面上展开。比军（司令官为阿尔伯特一世国王）编有11。7万人，火炮312门部署在利勒运河、热特河一线（布鲁塞尔、那慕尔、列日地域）。英国远征军（司令官弗伦奇元帅，1915年12月起司令官为黑格将军）编有7万人，火炮328门，于8月20日前在法军第5集团军左翼，即勒卡托、莫伯日地域展开。在西欧战区共展开300余万人和火炮9600余门。盟国军队主要集团部署在凡尔登西北。
东欧战区，德军把普里特维茨将军的第8集团军（20余万人，火炮1044门）派往东普鲁土，并把沃伊尔施将军的后备军（2个后备师）派往西里西亚。奥匈帝国（最高统帅弗里德里希大公，1916年11月起为查理一世皇帝）在加里西亚展开3个集团军和2个集团军级集群（75万人，火炮1848门，还有25万人尚未到达）。俄国在400公里正面上展开2个方面军（100余万人，火炮3203门）：西北方面军（辖2个集团军，司令官日林斯基将军）在涅曼河和纳雷夫河展开，西南方面军（辖4个集团军，司令官为伊万诺夫将军）在维斯瓦河、西布格河和德涅斯特河地域展开。1914年8月2日起俄军最高统帅为尼古拉·尼古拉耶维奇大公，1915年9月5日最高统帅为尼古拉二世皇帝。奥匈帝国在与塞尔维亚接壤的边界展开2个集团军（14万人，火炮546门），由波蒂奥雷克将军指挥。塞尔维亚调出普特尼克指挥的4个集团军（25万人，火炮550门），黑山部署3。5万人和火炮60门。
从正式宣战和总动员之日起直到主力投入作战，交战双方都采取了掩护军队在战区战略展开的军事行动。西欧战区军事行动的特点是实施有限目的的进攻，东欧战区军事行动的特点，则是以骑兵较大的集群实施侦察。
1914年战局速决战战略的破产西战场由运动战转为阵地战
1914年8月2日德军占领了卢森堡公国，8月4日侵入比利时，破坏了德国政府保障这两个国家中立的诺言。攻克列日之后，德国越过马斯河开始在比利时境内进攻，尔后又开始在法国发展进攻，夺取了战略主动权。在这种条件下法军统帅部改变了计划，被迫把左翼各集团军调往比利时边境迎击德军。在右翼（在上阿尔萨斯、孚日、洛林）法军第1和第3集团军于8月7—14日发动进攻，但因德军侵入法国，2个集团军的进攻只好停止，并撤回到出发地位。8月21—25日德军与法军间之发生边境交战（1914）。德军利用右翼对法军形成的包围态势、机动自由以及兵力上的优势，因而获胜。法军边退却边进行后卫战斗，并实施了反突击。德军贪恋追击，改变了右翼主力的进攻方向。德军没有按原计划规定从西面迂回巴黎，却于9月4日前出到巴黎以东的马恩河。法军统帅部重新部署了军队，把2个重新组建的集团军（第6和第9）调到巴黎地域并转入反攻。9月5—9日在巴黎和凡尔登之间（马恩河两岸和埃纳河上游）展开了遭遇战——马恩河战役（1914）。参加这次交战的英法联军有6个集团军和德军5个集团军（约200万人）。结果法军获胜，迫使德军撤过埃纳河和韦尔河。9月16日—10月15日展开了被称为“奔向大海”的遭遇战斗和遭遇交战。战线一直延伸到海岸地区，这些战斗和交战才告结束。此后（到11月15日止）在佛兰德进行了交战。至此，战争的运动战阶段遂告结束。
东欧战区，俄国西北方面军各集团军于8月17日对东普鲁士德军第8集团军转入进攻，次日西南方面军各集团军在加里西亚对奥匈军队转入进攻。在东普鲁士战役（1914）中德军第8集团军战败，并开始退却。德军统帅部打算放弃东普鲁士，但后来乘俄国第1和第2集团军行动不协调及其间形成缺口之机，不仅恢复原来的态势，而且击败俄军（先击败第2集团军，后击败第1集团军）。尽管俄军失利，但东普鲁士战役却给予盟军不可估量的援助，它迫使德军统帅部在马恩河会战期间从右突击翼侧抽调2个军和1个骑兵师到东普鲁士。在加里西亚战役（1914）中，双方在近400公里的正面上，投入100余个步兵师和骑兵师（约200万人）。会战过程中，俄国西南方面军解放了加里西亚。奥匈军队遭到惨重失败，直到战争结束，如无德军支援则无力进行进攻战役。在华沙—伊万哥罗德战役（1914）中，俄国各集团军转入反攻并将敌军击退至出发地位。罗兹战役（1914）没有达成预定目的。巴尔干战区，奥匈军队向塞尔维亚军队发动了进攻，但未成功。黑山给予塞尔维亚军队重大的支援。
在1914年战局进程中形成了一些新的战场。土耳其站在中央集团国家一方参战（1914年10月），从而出现了近东战区。该战区包括高加索、达达尼尔、叙利亚、巴勒斯坦、苏伊士、阿拉伯和美索不达米亚等战场；日本对德国宣战后又出现了远东战区。在高加索战场，俄国高加索集团军（司令官沃龙佐夫—达什科夫将军）在萨雷卡梅什战役（1914—1915）中击败了土耳其军队。在远东战区，经一系列激战，日本夺取了德国最重要的海军基地青岛要塞及其殖民地加罗林群岛、马里亚纳群岛和马绍尔群岛。其实，日本参战也就到此为止。澳大利亚夺取了新几内亚德属部分和所罗门群岛，新西兰夺取了萨摩亚群岛。实际上，德国于1914年已失去了自己在太平洋的全部殖民地。在非洲，英法联军夺取了德国殖民地多哥，1915—1916年又夺取了它的其余殖民地（德属西南非和喀麦隆）。
英国在海上的军事行动，是对北海德国舰队实施深远封锁，德国则试图以战列巡洋舰袭击英国沿海地带，诱出并歼灭英国舰队的部分兵力，但未得逞。潜艇在与水面舰艇、运输船只的斗争中开始发挥显著作用，促使各交战国重新考虑对潜艇作用的看法，加紧制造潜艇并采取措施组织舰队对潜防御。在黑尔戈兰湾、科罗内尔角（11月1日）和福克兰群岛（12月8日）附近发生了大规模的海上决战（参见科罗内尔角海战、福克兰群岛海战（1914））。俄国舰队在黑海支援高加索集团军并保障了制海权。
1914年战局是对各交战大国的兵力和能力的战斗检验。战局的结果使双方的短期战争和毕其功于一役的计划化为泡影。仅限于利用动员的军队和动员的储备物资，只靠军事工业而不是靠国家整个经济能力的战略也遭到破产。在西欧战区，从瑞土到英吉利海峡形成一个绵亘的阵地正面。协约国军队进攻正面总宽达300—400公里，加里西亚会战中推进纵深约为200公里，马恩河会战中推进纵深50余公里，两次会战持续时间分别为33天和5天，军队每昼夜平均推进速度为6—10公里。
火力（特别是机枪火力）作用的提高引起了战术的改变。步兵在进攻中被迫放弃密集散兵队形，而不得不在战斗中利用地形并采用近迫作业。炮兵火力被公认是为步兵开辟道路的最有效手段。重炮兵显示了威力，而战前对它的作用估计不足。空军主要用于侦察，通信、校正炮兵射击和航空照相，而用于轰炸是罕见现象。飞艇没有起到应有的作用，因为它们很容易被火炮击落。开始使用汽车运送军队。在防御中开始构筑堑壕。舰队行动的特点是舰队轻型舰只、潜艇和水雷武器作用的提高。
1915年战局德国迫使俄国退出战争的计划落空西战场上的斗争
敌对双方在进入1915年战局时都已元气大伤。为进行持久战，这些国家的经济需要重新调整。德国把主要兵力调到东战场，目的是使俄国退出战争。俄国大本营计划在两个战略方向实施进攻：在东普鲁土进攻德国，在喀尔巴阡山进攻奥匈帝国。德军统帅部掌握这一情况后，在两个方向组织了突击集团并先于俄军发动了进攻。在东普鲁士，德国第8和第10集团军于2月7日开始进攻，但未达成两面夹击俄军第10集团军的目的。德军只切哳并合围第10集团军的1个军（参见奥古斯图夫战役（1915））。俄军主力撤到格罗德诺、奥索维茨一线。俄军在下博伯尔河—纳雷夫河一线，在2—3月的激战中重创加尔维茨将军的军队集群并将其击退至边界线（见普扎内什战役（1915））。在东战场南翼，1月起展开了一系列遭遇战斗。双方均遭受重大损失。俄军通过长期封锁，于3月22日攻克奥地利的佩列梅什利要塞。
德军在东战场的对戈尔利采的突破（1915）获得成功。德奥军队于6月占领了加里西亚。同时，德军又在波罗的海沿岸展开了进攻。德军重新部署军队后，在布格河与维斯瓦河之间酌中间地带对防守波兰的俄军主力实施突击。德军从东普鲁土发动进攻以及在战场其它地段工实施突击，以策应该方向上的行动。德奥军队获得重大胜利，但是未能围歼在波兰的俄军。俄军根据大本营的决定，且战且退，撤离波兰。西北方面军区分成北方面军（司令官鲁兹斯基将军）和西方面军（司令官埃韦尔特将军）。德军于9月在维尔诺地域进行了最后一次大规模进攻，但很快受阻。9月底至10月初东战场也开始了阵地战。
西欧战区，英法联军与德军只进行了局部战役。4月22日，德军为了突破伊珀尔附近的防御，首次使用化学武器（氯气），但战果有限。此后，双方都开始使用毒气。为了协调行动，7月7日在尚蒂伊法军大本营召开了会议并成立了盟国军事委员会。该委员会认为，必须在西战场组织有力突击以策应俄军。但是英法联军拖延了转入进攻的时间。当俄国战场上的战斗行动已采用阵地战时，盟军才于9月25日—10月6日在香摈和阿图瓦开始新的大规模进攻战役。
1915年5月23日意大利加入协约国一方参战，出兵（87万人，火炮1700门）进攻奥匈帝国。这就形成一个新的意大利战区。但是，意军（总司令维克托·埃马努埃尔三世）在伊松佐河（的里雅斯特以北）所实施的四次进攻均未成功。10月14日保加利亚（近50万军队）加入中央集团。9月底（10月初），德意志同盟军对塞尔维亚实施突击，两月后占领该国。英法联军在萨洛尼卡登陆，企图援助塞尔维亚，但未成功。塞尔维亚军队转移到希腊的科孚岛，尔后开赴萨洛尼卡新战场（参见萨洛尼卡战役）。在高加索战场，俄军在阿莱什基尔特战役进程中巩固了自己在凡湖和乌尔米亚湖的地位。在美索不达米亚和叙利亚，交战双方不分胜负。1915年底，当德、土两国在伊朗的代理人的军队开始威胁高加索俄军时，俄军统帅部派巴拉托夫将军的高加索远征军（约8000人，火炮20门）进入伊朗北部作战。该军占领加兹温，尔后向哈马丹和库姆展开进攻。
1915年战局中规模最大的海战是地中海达达尼尔海峡战役（1915—1916），以及英德巡洋舰之间在北海多格滩和波罗的海哥得兰海战。
1915年战局使两个敌对集团均未如愿以偿。德国统帅部粉碎俄国的任务未能完成，只得继续在两个战场上作战。1915年战争的重担主要由俄国肩负，从而为英法赢得了动员经济潜力以满足战争需要的喘息之机。1915年夏，德奥在俄国战场上部署了107个师，而在战争开始时仅有52个师。1915年，战争规模不断扩大：军队数量增多，出现了新的战场，参战国也增加了。战线总长约达3000公里。整个战线由设置了铁丝网障碍物的筑垒阵地相连。英法统帅部于1915年秋集结了大量军队，企图突破敌人在香槟和阿图瓦的防御，并转入机动进攻，结果没有成功。由于丧失了战斗的突然性，采用了在狭窄正面地段“啃骨头”的战术，使敌人得以加强防线并投入预备队，造成势均力敌的态势。英法步兵在突破德军防御时，遭到密集机枪火力杀伤，因而放弃密集散兵线而采用疏开的梯次配置的散兵线（“波次”）。防御也发生了变化，构筑两道阵地，不仅能用于防步兵和炮兵，而且可防化学兵。新式武器（枪榴弹筒、堑壕炮、追击炮和掷弹炮）装备部队，陆军火力得到加强。1915年，交战各大国军队的飞机数量显著增加；航空兵形成了三种基本类型：轰炸航空兵（装备轰炸瞄准具和炸弹架），歼击航空兵（配备有穿过螺旋桨进行射击的机枪）和侦察航空兵。在海上行动中加强了潜艇、水雷武器和对潜防御的作用。
1916年战局阵地战海军重兵的最后一场海战
截至1916年初，中央集团军队固守着防御正面。德军距巴黎100公里。到1915年初，处于崩溃边缘的奥匈帝国也加强了自己的地位。尽管如此，战争的优势依然在协约国一方。德国的盟国需要德国不断给予援助（物资器材，军队），而这时德国本身在许多方面已自顾不暇，封锁对德国经济产生了日益严重的影响。各战场兵力对比（365个师对286个师）越来越有利于协约国。英国军队猛增，截至1916年初在法国已展开约40个师，德国对此感到意外。
两个交战集团在1916年战局中都提出了具有决定意义的争夺目标。德国统帅部重新把主力调向西方，打算迫使法国退出战争。1915年12月6—8日，第二次盟国代表会议通过协约国总战略计划，规定各盟国于1916年要在所有主要战区实施协调一致的进攻。
德国统帅部选择了凡尔登筑垒地域正面的狭窄地段实施突击（参见凡尔登战役）。2月21日，它命令军队投入进攻，指望打乱法国整个防御配系并打开通往巴黎的道路。但是，历时10个月之久的凡尔登战役在这小块要地上变成流血的消耗战，一场教范式的对阵地防御的攻坚战。在这次称为“凡尔登绞肉机”的战役中，双方损失约100万人。英法军队的索姆河战役也属于阵地战。在这次战役中英军首次使用了坦