位於比利時、法國北部和德國邊境的西線，從北海延伸到瑞士邊境，長約700公裏。1914年8月初，德國按施裏芬計劃，首先在西線發起進攻。施裏芬計劃是德國陸軍元帥施裏芬在擔任總參謀長期間所製訂的東、西兩線作戰的戰爭計劃，即集中優勢兵力在西線用4到6個星期打敗法軍，然後揮師東進與俄軍交鋒，在三四個月內打敗俄國，結束戰爭。
戰爭開始後，由小毛奇將軍指揮的70多個師的德國部隊猛攻法國，迅速逼近巴黎。法國統帥霞飛重新部署兵力，加強了巴黎的保衛。9月5日至10日，兩軍在馬恩河流域長達200公裏的戰線上展開會戰。法、英6個集團軍，德國5個集團軍，共約150多萬人參加了馬恩河戰役。戰鬥十分激烈，法英傷亡14萬人，德軍傷亡22萬人，德軍戰敗，退至艾納河一線。這次戰役扭轉了巴黎的危勢，穩定了西線，遏止了德軍迅速推進，並使德軍6周內打敗法國的計劃宣告破產。小毛奇也因此役失利而被撤職，由法爾根漢取而代之。到12月，戰爭從運動戰轉為陣地戰，形成相持局麵。
在東線，尚未動員完畢的俄軍於8月中旬向東普魯士發動進攻。德軍不得不從西線抽調一部分軍隊去對付俄軍。8月底到9月中旬，興登堡指揮的德軍利用西路俄軍缺乏配合作戰的弱點，先在馬祖爾湖地區殲滅了一路俄軍，這就是著名的坦能堡戰役。然後德軍進攻另一路俄軍，迫使他們於9月13日退出東普魯士。與此同時，俄軍挫敗奧匈軍隊。截至年底，東線交戰雙方軍隊在陣地裏對峙，呈膠著狀態。
在南線巴爾幹戰場上，從8月至12月，奧軍曾3次攻入塞爾維亞，並兩度占領貝爾格萊德，但由於塞爾維亞軍隊的頑強戰鬥，共殲滅奧軍28萬人，於1914年底把奧軍全部趕出國境。此後，塞爾維亞戰線進入沉寂狀態。
經過1914年的戰鬥，德軍的速戰速決策略破產，從總的形勢和力量對比看，在戰略上開始處於不利地位。
進入1915年，德國打算占領俄國的大片領土，迫使它退出戰爭，然後控製巴爾幹半島，打通通往土耳其的道路。根據這一戰略構想，1915年1～9月，德軍在東線發動強大攻勢，占領了俄國大片領土，並使俄國在東線損失了300萬人的兵力。但德國沒有達到迫使俄國同它議和的目的。
1915年5月，英、法、俄把意大利拉入協約國集團參戰，從此，歐洲戰場上的意奧邊境又形成一條新的戰線。6月—11月，意、奧兩軍對壘，意大利軍隊損失30萬人，但沒有取得進展。
1915年10月，在巴爾幹戰線，德、奧、保聯軍共65萬人發動對塞爾維亞的進攻，攻陷了塞爾維亞，使之與同盟國的領土連成一片。
1916年是大戰關鍵性的一年，交戰雙方最大限度地調動了本國的人力、物力投入戰爭。德國把重點放在西線，以法國凡爾登要塞為目標發動強大攻勢。凡爾登在法國的東北邊境，是巴黎的門戶，也是法軍全線的樞紐。1916年2月21日，德軍以強大火力猛擊凡爾登，法軍殊死抵抗，保衛凡爾登。這一戰役，雙方傷亡近80萬人，故此役又有凡爾登“絞肉機”之稱。凡爾登戰役是第一次世界大戰的轉折點，此後，德軍軍力開始衰落，逐漸陷入內外交困的境地。
為了減輕凡爾登的壓力，牽製德軍，英法軍隊按照預定計劃，於7月1日發動了索姆河戰役。9月，英軍首次把新式武器坦克投入戰鬥。戰役持續到11月中旬，雙方傷亡慘重，各損失60餘萬人。英法軍隊雖未達到奪回失地的預定目標，但牽製了德軍對凡爾登的進攻，使戰局朝著有利於協約國的方向轉化。
戰爭進行的前兩年，由於英國的海上封鎖，德國艦隊一直無法出擊。為了突破封鎖，改善自身處境，德國決定進行海上進攻，由此導致了一戰期間最大的一次海戰——日德蘭大海戰的發生。1916年5月31日至6月1日，英、德兩國海軍在北海的日德蘭海岸進行大規模海戰，英國出動軍艦151艘，德軍出動101艘。結果，英軍損失了14艘，德軍損失了11艘。盡管英國損失大於德國，但仍掌握著製海權，德軍想要突破英國海上封鎖的希望破產。