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  1914年6月28日,奧匈帝國皇儲法蘭茲·斐迪南大公夫婦視察薩拉熱窩時被塞爾維亞民族份子行刺身亡,奧塞兩國邁向開戰邊緣。7月28日,奧匈因為盟國德國向其開出“空白支票”,因此信心大增,決定與塞爾維亞斷交併對其宣戰。俄羅斯則宣佈全國總動員,以支援盟國塞爾維亞,這引起德國的不滿。8月1日,德國以俄羅斯拒絕停止全國總動員為藉口向俄宣戰,並同時亦以俄盟國法國不肯宣佈中立而向法國宣戰,並希望取道攻法而進侵比利時。8月3日德軍即日攻佔了盧森堡並開進比利時。8月4日,英國因比利時為其自身安全的關鍵,因此對德宣戰。8月6日,奧匈向俄羅斯宣戰。

  1914年8月17日,俄國入侵東普魯士。同月,奧匈帝國加利西亞省境內的坦能堡戰役打響。這兩場戰役是東線最初的兩場戰役。坦能堡戰役中俄軍雖然失利,但於9月在阿列克謝·布魯西洛夫和的指揮下,他們取得了倫貝格戰役的勝利。1914年末,俄軍基本上控制了整個加利西亞。隨後俄軍向克拉科夫進發,途中包圍了普熱梅希爾。俄軍在1914年的旗開得勝迫使德國從西線戰場調兵增援東線以緩解奧匈的壓力。這期間,德軍建立了其第九軍。隨後的主要衝突地點轉移到了俄屬波蘭、維斯瓦河以西。

  俄軍乘德軍在開戰之初,集中兵力在西線之際,在東線向德軍發起進攻。8月下旬,俄軍進入東普魯士,並逼向德國的心臟地帶,德軍被逼從西線調兵回援。德國援軍行動迅速,很快便抵達東線,並於科穆辛森林附近消滅數萬名俄軍,同時俄軍在坦倫堡戰役慘敗之後、連線在第一次馬祖爾湖戰役、波蘭中部戰役中被德軍擊敗,喪失了戰爭的主動權,使得東線戰局發展受到德軍控制。9月11日,德軍進逼至俄國境內,俄軍損失共25萬餘人。  奧匈帝國期望也能像德軍一樣取得一場輝煌的勝利,對俄國發動了進攻。在南線方面,俄軍開始時在加里西亞和布柯維納屢次擊敗奧匈帝國的軍隊,但德國隨後對奧匈提供支援,對俄國西北、西南兩個方面軍的接合部發動,但卻以失敗告終。俄軍企圖乘勝追擊攻入德國境內,但在遭受重大損失,德軍也未能取得成果,不過也使得俄軍與其保持了一定的安全距離。結果到12月中旬,東線戰事亦進入膠著狀態。

  1915年,德軍因為西線的馬恩河會戰失敗,決定先集中兵力擊潰俄國,逼使俄國停戰,從而結束東線戰事,並且避免繼續陷入兩線作戰的困局,東線於是變成主要戰場。德奧兩國在東線的總兵力達到了130萬,雖然對峙的俄國軍隊總兵力是175萬,但後者在裝備與訓練上處於絕對劣勢,雙方實力基本不相上下。1915年1月31日,德軍發動第二次馬祖爾湖戰役,缺乏準備與訓練的俄軍很快就被擊潰,戰役在2月21日結束,結果10萬多俄軍淪為俘虜。  在1915年5月,德奧聯軍發動夏季攻勢,以18個師和2000餘門大炮,分兵兩路進擊俄軍,並計劃將俄軍逼至「波蘭口袋」內殲滅。雙方交戰8個多月,德軍攻佔普熱梅希爾、萊姆堡、伊凡哥羅德、華沙、佈列斯特、維爾諾及里加,並逼使俄軍撤退至從里加灣到德涅斯特河一線,俄軍共損失170多萬人。德軍雖然大勝,但已方損失亦極大,而且並未消滅俄軍主力,結果逼不到俄國投降。

  德國為了牽制俄國,於是答應向鄂圖曼土耳其帝國提供一億法郎的貸款,以換取其參戰。於是土耳其於1914年10月29日正式參戰。並與俄國在高加索發生戰鬥。俄軍初時作戰不利,但於1915年1月發動反攻,土耳其的第九集團軍被殲滅,共損失約7萬多人,俄軍開始迫近特拉布宗。

  1915年5月,義大利因為英法答應在戰後分得阜姆和達爾馬提亞,於是投向協約國一方,對同盟國宣戰。同時,聖馬利諾亦派志願軍協助義大利,以及聖馬利諾戰地醫療隊。義大利軍雖然實力較弱,交戰初期即損失近30萬人,但卻成功拖住了奧匈40個師的兵力,緩減了俄法的壓力。1915年9月,保加利亞王國加入同盟國,趁塞軍精銳在前線抵抗奧軍,出兵30萬背刺塞爾維亞,配合德奧聯軍攻擊塞爾維亞,結果同盟國很快便佔領塞爾維亞全境,塞爾維亞政府及軍隊被逼撤退至阿爾巴尼亞、希臘的科孚島。

  

  1916年春,俄國調集3個方面軍共200萬人向德奧聯軍發動反攻,在激戰一輪後,雙方各損失百萬兵力,但俄軍兵力較多,因此逼退德奧聯軍,並乘勝攻進加里西亞東部地區。羅馬尼亞亦於該年8月向同盟國宣戰。德奧聯軍於是決定攻取羅馬尼亞,以奪取石油和糧食補給。結果羅馬尼亞首都布加勒斯特很快便失陷,保加利亞則攻取了多布羅加,德奧軍隊佔領大部分羅馬尼亞國土。

  

  俄國本身為農奴制的經濟體系,經不起東線持續的戰事,結果其國內經濟崩潰,工廠倒閉,失業率驟增,軍火補給極度困難,士兵極度厭戰。1916年冬,俄國內部各種矛盾加劇,莫斯科的罷工人數更達至百萬人以上,結果,俄國二月革命在1917年3月8日爆發,令沙皇尼古拉二世退位。亞歷山大·克倫斯基領導的臨時政府仍然繼續戰爭,但又再被德奧聯軍擊敗。結果俄國工人及農民忍受不了,在1917年11月(儒略曆10月),由布林什維克領袖列寧領導了一場武裝起義,推翻了臨時政府,建立了共產政府和第一個共產國家。1918年2月德國發動拳擊行動入侵更多蘇俄領土,此行動亦是東線最後一次的攻勢。德軍佔領拉脫維亞及愛沙尼亞、白俄西部、德奧聯軍攻佔了烏克蘭基輔,建立了白俄羅斯人民共和國、烏克蘭國、立陶宛王國、波羅的海聯合公國,德軍已迫至在距彼得格勒100公里外,列寧將蘇俄首都遷往莫斯科。鄂圖曼趁墟佔領了亞美尼亞、喬治亞及亞塞拜然,列寧之後在3月與德國簽署佈列斯特-立陶夫斯克條約,並宣佈退出第一次世界大戰。
第一次世界大戰東方戰線(俄語:Восточный фронт 或 Вторая Отечественная война)指的是第一次世界大戰中,德意志帝國、奧匈帝國、奧斯曼土耳其帝國同俄羅斯帝國(後來為蘇維埃俄國)和羅馬尼亞王國之間的戰事。與長期呈現膠著狀態的西線戰事相比,東線戰事的戰局變化速度要快得多。德國奧匈兩國軍隊在對俄作戰中,長期處在優勢狀態。俄羅斯帝國在軍事能力與科技上較為落後,加上經濟萎靡士兵與後方的工人常常處於彈藥嚴重不足或是捱餓的狀態。