1915年2月2日，德军围歼俄第10集团军的战斗打响了。直到这时，指挥俄第10集团军的西维尔斯尚没有判断出德军的真实意图，还以为这不过是“佯动”。德军迅速地插入俄第10集团军的后方，切断了它的退路。幸赖俄左翼西伯利亚第3军拼死阻击德第8集团军于里克一线，才使德军没能完成合围。俄第10集团军大部得以逃脱，但俄第20军因道路阻塞无法逃走，遂被德军合围，全军投降。此役，德军俘获了20军军长在内的10万俄军。

俄军继而以12集团军侧击德军过于前伸的两侧翼，但兴登堡很快回师，带着10万战俘退回到东普鲁士的坚固阵地。

虽然遭此打击，俄西北方面军原定的进攻东普鲁士的计划仍然不变，只不过担任进攻的兵力比原定计划增加了一倍。

兴登堡和鲁登道夫采取了先发制人的措施，派加尔维兹集团军不等俄军集结完毕，便发起进攻，一举占领了华沙以北的重镇普夏斯尼希。

1915年3月2日，俄西北方面军终于发起了早已策划中的进攻，出动了第1、第12集团军及曾受到重创的第10集团军。俄军的进攻矛头首先指向占领了普夏斯尼希的加尔维兹集团军。激战多日，德军为了避免重大伤亡，退回到东普鲁士边境内的预设阵地。俄各集团军先后发起大规模进攻，均无建树。俄统帅部遂令停止进攻，全线转入防御。此役，俄西北方面军折损20多万人，却寸功未立，西北方面军司令鲁兹斯基被迫称病辞职，其职务由参谋长阿列克塞耶夫接任。与此同时，俄西南方面军对奥匈军也发起了大规模的攻势。早在俄国统帅部制定1915年东线总的计划之前，西南方面军就背着统帅部制定了自己雄心勃勃的进攻计划。这一计划主要由西南方面军的第8集团军实施。该集团军有一个能干的指挥官布鲁西洛夫。

俄西南方面军进攻计划的核心是：迅速击溃驻守在喀尔巴阡山一侧的奥匈军，夺占通往匈牙利平原的道路。

奥匈军与德军在这一战场也采用了先发制人的战术。这个战场与北面的东普鲁士战场紧密配合，以期对整个俄军东线部队实施战略大包围。为此，面对俄西南方面军的奥匈军从塞尔维亚前线和维斯瓦河左岸抽调的部队得到加强。德军也派来了5万人的增援部队，后增到9万人。

1月23日，德、奥匈军对俄军发起了全线进攻。双方在冰天雪地的喀尔巴阡山地域浴血苦战。在德奥匈军的强大压力下，俄第8集团军左翼部队被迫缓缓退却。西南战线局势恶化，西南方面军紧急抽调战线右翼部队组成新编第9集团军，增援第8集团军，但仍然未能扭转颓势。