まず7月24日から25日にはロシアが一部動員を行い、28日にオーストリア＝ハンガリーがセルビアに宣戦布告すると、ロシアは30日に総動員を命じた[25]。ドイツはロシアに最後通牒を突き付けて動員を解除するよう要求、それが断られると8月1日にロシアに宣戦布告した。東部戦線で人数的に不利だったロシアは三国協商を通じて、同盟関係にあるフランスに西部で第二の戦線を開くよう要請した。1870年の普仏戦争の復讐に燃えていたフランスはロシアの要請を受け入れて、8月1日に総動員を開始、3日にはドイツがフランスに宣戦布告した。独仏国境は両側とも要塞化されていたため、ドイツはシュリーフェン・プランに基づきベルギーとルクセンブルクに侵攻、続いて南下してフランスに進軍した。しかしその結果、ドイツがベルギーの中立を侵害したため、8月4日にはイギリスがドイツに宣戦布告した[26][27]。イギリスと同盟を結んでいた日本も連合国として、8月23日にドイツに宣戦布告した。

ドイツ陸軍のパリ進軍が1914年9月のマルヌ会戦で食い止められると、この西部戦線は消耗戦の様相を呈し、1917年まで塹壕線がほとんど動かない状況となった。東部戦線ではロシアがオーストリア＝ハンガリーに勝利したが、ドイツはタンネンベルクの戦いと第一次マズーリ湖攻勢でロシアによる東プロイセン侵攻（英語版）を食い止めた。1914年11月にオスマン帝国が中央同盟国に加入すると、カフカースと中東（メソポタミアやシナイ半島）の戦線が開かれた。1915年にはイタリアが連合国に、ブルガリアが中央同盟国に加入した。ルーマニア王国とアメリカはそれぞれ1916年と1917年に連合国に加入した。

ロシアでは1917年3月に2月革命によって帝政が崩壊し、代わって成立したロシア臨時政府も十月革命で打倒され、軍事上でも敗北が続くと、ロシアは中央同盟国とブレスト＝リトフスク条約を締結して大戦から離脱した。1918年春にはドイツが西部戦線で春季攻勢を仕掛けたが、連合国軍は百日攻勢（英語版）でドイツ軍を押し返した。1918年11月4日、オーストリア＝ハンガリーはヴィラ・ジュスティ休戦協定を締結。ドイツも革命が起こったため休戦協定を締結し、戦争は連合国の勝利となった。

戦争終結前後にはドイツ帝国、ロシア帝国、オーストリア＝ハンガリー帝国、オスマン帝国などのいくつかの帝国が消滅した。国境線が引き直され、独立国として9つの国家が建国されるかあるいは復活した[28]。また、ドイツ植民地帝国は戦勝国の間で分割された。

1919年のパリ講和会議においては「五大国」（イギリス、フランス、イタリア、日本、アメリカ）が会議を主導し、一連の講和条約を敗戦国に押し付け、敗戦国の領土を分割した。大戦後には、再び世界大戦が起こらないことを願って国際連盟が設立された。

軍事的には列強が人員や経済力、工業技術を大規模に動員する国家総力戦であった。航空機や化学兵器（毒ガス）、潜水艦、戦車といった新兵器が大規模または史上初めて使われた[29]（軍事技術も参照）。
背景詳細は「第一次世界大戦の原因」を参照1914年時点で2つの陣営に分けられたヨーロッパ。緑は三国協商で茶色は三国同盟である。
政治と軍事同盟

19世紀の間、ヨーロッパ列強は勢力均衡を維持しようとして様々な手を使い、1900年までに複雑な政治と軍事同盟網を築き上げた[30]。その端緒となったのは1815年にプロイセン王国、ロシア帝国、オーストリア帝国の間で締結された神聖同盟であった。1871年にプロイセン王国がドイツ統一を成し遂げると、プロイセン王国はドイツ帝国の一部となった。直後の1873年10月、ドイツ首相オットー・フォン・ビスマルクはオーストリア＝ハンガリー帝国、ロシア帝国、ドイツ帝国の間での三帝同盟を交渉したが、オーストリア＝ハンガリーとロシアがバルカン半島政策をめぐって対立したため、ドイツは1879年にオーストリア＝ハンガリーと単独で独墺同盟を締結した。これはオスマン帝国が衰退（英語版）を続ける中、ロシアがバルカン半島での影響力を増大させるのに対し両国が対抗するためだった[9]。1882年にはチュニジアを巡るフランスとの対立から、イタリア王国が加入して三国同盟となった[31]。またアジアにおいては、1902年に日本とイギリスが日英同盟を締結した。

ビスマルクはフランスおよびロシアとの二正面作戦を防ぐべく、ロシアをドイツ側に引き込もうとした。しかし、ヴィルヘルム2世がドイツ皇帝に即位すると、ビスマルクは引退を余儀なくされ、彼の同盟網は重要性が薄れていった。例えば、ヴィルヘルム2世は1890年にロシアとの独露再保障条約の更新を拒否した。その2年後に、ロシアは三国同盟への対抗としてフランスと露仏同盟を締結した。またイギリスも、1904年にフランスと英仏協商を、1907年にロシアと英露協商を締結した。これらの協定はイギリスとフランス、ロシア間の正式な同盟ではなかったが、フランスとロシアが関与する戦争にイギリスが参戦する可能性が出て、これらの二国間協定は後に三国協商と呼ばれた[9]。
軍備拡張競争「英独建艦競争（英語版）」も参照ドイツがイギリスのドレッドノートへの対抗として建造したナッサウ級戦艦ラインラント後にイギリス首相となるウィンストン・チャーチルが、第一次世界大戦前に海軍大臣に就いていた時、ドイツの軍拡に対抗するため、海軍予算の増額を主張し、与党ではなく野党保守党（TORY）から支持を受けたことを風刺した絵（1914年1月14日『パンチ』誌）。

普仏戦争後の1871年にドイツ統一が成し遂げられ、ドイツ帝国が成立すると、ドイツの政治と経済力が大きく成長した。1890年代中期以降、ヴィルヘルム2世率いるドイツ政府はそれを基盤として莫大な資源を投入、アルフレート・フォン・ティルピッツ提督率いるドイツ帝国海軍を設立して、海軍の優越をめぐってイギリス海軍と競争した[32]。

その結果、両国は主力艦の建造でお互いを追い越そうとした。1906年にイギリスのドレッドノートが竣工、イギリス海軍の優勢を拡大させた[32]。英独間の軍備拡張競争は全ヨーロッパを巻き込み、列強の全員が自国の工業基盤を軍備拡張に投入し、汎ヨーロッパ戦争に必要な装備と武器を準備した[33]。