由於在攻克列日要塞突出的表現,魯登道夫被選擇接替瓦爾德澤為第八集團軍參謀長,德皇和小毛奇接見了他,對他簡單介紹了情況。3小時後,他乘一列專車開往東線,專車一路上預定只在一個地方停車,就是在漢諾威,第八集團軍的新司令官興登堡將在那裡和他會合。
此時的東普魯士,在東面,萊寧坎普夫的俄軍第一集團軍有24個超編步兵師,它以無數騎兵為先行,在南面,薩姆索諾夫的俄軍第二集團軍的實力稍遜於前者,但此集團軍對東普魯士德軍僅有的防禦力量仍佔有優勢。面對雙重的敵人,德軍第八集團軍必須一分為二,否則有被兩個俄國集團軍壓碎的危險。德軍指揮部利用了俄軍兩個集團軍之間的缺口,並從截獲的俄軍明碼電報中得知了他們的行動計劃,於是在8月21日命令部隊停止退卻,24日,新任德第八集團軍司令興登堡和參謀長魯登道夫利用發達的鐵路網,重新部署部隊。施蒂芬在他的計劃中已指明一項對此局面的解決策略!魯登道夫毫不猶豫地採取了這個大膽的辦法,在審視了俄國兩個集團軍在東普魯士所處的位置之後,決定先攻擊薩姆索諾夫的第二集團軍,然後在萊寧坎普夫來不及馳援前者之時,轉身向其發動進攻。俄國騎兵偵察的報告說,德國的陣線暗示要進行側翼襲擊,這使薩姆索諾夫減低了追擊的速度,他發電給吉林斯基,建議暫停前進。但吉林斯基深信德軍正在按照普里特維茨的計劃退卻,把薩姆索諾夫的警告看成是怯懦。他安然坐在離前線300多公英里的沃爾克指揮部裡,命令薩姆索諾夫不要再扮演懦夫角色,繼續進攻。德軍前任指揮官普里特維茨驚慌失措地決定停止貢賓嫩的戰鬥進而大撤退的行為,矇蔽了俄軍指揮官的頭腦,這種欺騙效果是無論怎樣仔細策劃都無法達到的。此時的薩姆索諾夫將以他那些疲憊不堪而且後勤嚴重不足的軍隊面對德軍在東普魯士的全部力量,魯登道夫知道萊寧坎普夫所部的俄軍第一集團軍在他後方,急於先同薩姆索諾夫的第二集團軍決一死戰,他命令第一階段的戰鬥於8月25日打響。德軍一直在監聽薩姆索諾夫沒加密的無線電通信,現在已瞭解所有俄軍部隊的部署,並知道了他們明天的行動計劃。
德軍從馬祖裡湖區退卻的兩個軍發出了天才的一擊,魯登道夫留下由兩個師組成的掩護隊牽制來自後方的俄第一集團軍,調遣第八集團軍的幾乎全部兵力去攻打來自南邊的俄國第二集團軍。經兩天激戰,德軍擊退了薩姆索諾夫的第二集團軍兩翼部隊,而對其中路三個軍形成包圍態勢。8月27日黎明開始,對俄軍來說是世界末日,德國信號兵截獲了薩姆索諾夫求援的電訊，但吉林斯基和萊寧坎普夫都不理睬他的請求,飢餓和士氣低落的俄軍,無可避免地潰散逃走，儘管處境危險,薩姆索諾夫還是命令他的中央部隊進攻,造成德國人的短暫的不安。8月27日薩姆索諾夫的右翼遭到來自北面的德軍第十七軍和第一預備役軍的打擊,他的左翼遭到弗朗索瓦勇猛的第一軍的迂迴和包圍,而他的正面遭到第二十軍的打擊。八月二十八日,俄軍開始了反突擊,俄第十三軍和第十五軍猛攻德第一軍陣地,戰鬥空前激烈,薩姆索諾夫親臨前線指揮但是飢餓又疲勞的俄軍已經達到了耐力的極限,無力突破德軍防禦,到8月29日清晨,弗朗索瓦將他的部隊插入俄軍後部,包圍圈合攏了,剩下的事就是對試圖逃脫大網的一股股烏合之眾大開殺戒。
俄軍被圍於科慕辛森林地域,士氣徹底扇潰,已經無法進行有組織的抵抗,夜葛降臨之際,走投無路的薩姆索諾夫在卡羅利南戈夫的一片小樹林裡開槍自殺。魯登道夫屬下的弗朗索瓦軍長看到薩姆索諾夫的部隊正在解體,他知道剩下唯一要做的事就是攔截因昏亂而失去戰鬥力向波蘭慌亂逃跑的俄國兵,在接下來的三天中,弗朗索瓦的薄弱包圍網,一網捕獲了6萬名俄國戰俘,而德國人一共捕獲92萬名俄國戰俘,俄國人的總傷亡人數是25萬,約有500門大炮被繳獲,而德軍損失僅1萬人。到30日晚,魯登道夫對取得完全勝利感到心滿意足,他也滿意於他已經構築起對付萊寧坎普夫的防線,萊寧此刻終於接近科慕辛地域,幾乎可以俯瞰他們的友軍剛剛覆滅的戰場,下一步就要輪到他們了8月31日,獲勝的德軍開始向北轉進,準備打擊俄第一集團軍,將俄軍徹底趕出國境。這時從西線來的兩個步兵軍和一個騎兵師也開始到達,加上這批生力軍,德軍在數量上也超過了對手。到9月1日夜晚,坦能堡戰役的勝利者已轉向新的任務,這個新任務應該是什麼,勝利者沒有絲毫的疑慮。霍夫曼說得很簡潔:"薩姆索諾夫的軍隊實際上已經被殲。他所率的五個半軍,其中有三個半非死即俘,所剩約一個半軍不得不返至華沙附近整編,現在我們可以騰出手來對付萊寧坎普夫了。直到8月27日,吉林斯基才開始認識到他的第二集團軍已處於真正的危險之中,他命令萊寧坎普夫率第一集團軍前去救援,但萊寧坎普夫只是虛晃了一槍,並未及時趕到戰場。吉林斯基關心薩姆索諾夫的命運,命令菜寧坎普夫的第一集團軍去找現已不存在的第二集團軍的方位,因為獲勝的德國第八集團軍對其部隊集中了火力,萊寧坎普夫擔心退路被切斷,也落得個薩姆索諾夫的下場,他沒有費心跟吉林斯基打交道,便命令所部撒退,以兩個師的兵力從正面實施反突擊,掩護主力撒退。這兩個師進行了最英勇的反擊,完全成功地達到了目的。這次擊持續了一整天,致使德軍圍殲俄國第一集團軍的企圖未能得逞。在隨後的馬祖裡湖戰役中,俄第一集團軍被俘45萬人,傷亡約10萬人,損失火炮150門,德軍肅清了東普魯士的所有俄軍。正如西線的馬恩河戰役一樣,坦能堡一馬祖裡湖區戰役產生了巨大的後果,全世界都感覺到了這場大戰役在軍事上、戰略上、政治上和心理上的衝擊波。兩個俄國集團軍被擊潰,總共損失約30萬人,所謂俄國"蒸氣壓路機"的神話破滅了。
的確,俄國人並不是以壓倒一切的力量來對付敵人,而是拖著沉重的腳步茫然地邁向死亡。他們的失誤是如此之多,以致成了所有的軍事院校都採用的反面戰例教材。興登堡有意將此次會戰稱為"坦能堡會戰"。坦能堡是德國境內的一個小村子,在歷史上500名波蘭人和立陶宛人曾在這裡給德國騎土團以毀滅性打擊。在給他夫人的信中他卻寫道他沒有因此次勝利而忘乎所以,榮譽是上帝恩賜的。小毛奇把坦能堡會戰勝利的消息壓了一段時間才公佈,以抵消馬恩河會戰敗北帶來的消極影響,對德國人來說,坦能堡的捷報有助於掩蓋馬恩河的敗績。德國人民在興登堡和魯登道夫身上發現了英雄,他們將追隨這兩尊偶像直到土崩瓦解。德軍東線指揮官興登堡元帥一夜之間名聲大振,為以後的飛黃騰達打下了基礎。在大戰期間以及此後數年間,坦能堡之戰的榮耀被魯登道夫成功地據為己有,這是他上升到實際控制整個德國戰爭的地位的墊腳石。在俄軍慘敗之時,法國武官德拉吉什將軍曾向俄軍總司令致以慰問,俄國人回答說:"能為我們的協約國作出這樣的犧牲,我們很高興。"俄國人深知他們有無窮的人力資源,多大的災難他們都慣於泰然處之。俄國的這個犧牲成全了法國,德國從西線調往坦能堡的兵團,將不能參加西線的馬恩河戰役了。俄軍在西北面戰場上雖然全線潰敗,但西南方面的俄軍卻進展順利,俄軍打敗了在加利西亞的奧匈軍隊,此刻西線戰事愈演愈烈,奧軍已無力派兵增援東線,德國感到事態緊急,立即向西南方向派出了援軍。
