К полудню на фронте III корпуса завязался встречный бой с противником, в результате которого одна из средних дивизий из-за отсутствия связи с соседями подверглась фланговой атаке, и ее левофланговый Оренбургский полк был почти полностью уничтожен, вместе с ним погиб и командир полка. Дивизия отошла назад. На фронте других корпусов кроме незначительных стычек с противником боев не было. Армия продолжала наступление вперед. В этом первом бою определилось преимущественное значение тяжелой артиллерии в полевых войсках германской армии, производившей не только сильный моральный эффект, но и большие потери, а также и необходимость связи между войсковыми частями и обеспечение флангов, которых в русской армии не было.
В первоначальных, как и последующих, операциях русских войск в Пруссии характерным было то, что при наличии большого количества и лучшей русской конницы совершенно отсутствовала между частями связь. Конница не знала, что происходит на фронте главных сил, фланги которых она обеспечивала, и в армии не было никаких сведений о деятельности конницы. 7 августа конный корпус хана Нахичеванского вступил во встречный бой с бригадой пехоты, переброшенной по железной дороге со стороны Тильзита. Конница, вместо того чтобы использовать свою подвижность и искать возможность охвата пехоты ландверной бригады дивизии, спешивалась и вступала в пеший бой. Бой корпусом продолжался целый день, к вечеру пехота отошла, потеряв две пушки, но конный корпус, понеся большие потери, не мог не только продолжать дальнейшее движение, но и отойти назад для приведения частей в порядок. На следующий день корпуса 1-й армии вступили в бой против главных частей 8-й германской армии, вошедший в историю как «Гумбиненское сражение».
С утра 28-я пехотная правофланговая дивизия русской армии была атакована 1-й германской дивизией с фронта и 2-й дивизией с фланга. После кровопролитного боя положение дивизии становится катастрофичным; она, будучи атакована с фронта и фланга, несет большие потери, начинает отходить. С отходом правофланговой дивизии открывался фланг соседней дивизии. Уступом позади правофланговой дивизии русской армии находилась отдельная кавалерийская бригада генерала Орнановского. Продвигаясь вперед, она вступила в встречный бой с кавалерийской дивизией противника, совершавшей более глубокий обход правого фланга 1-й русской армии. Бригада Орнановского была отброшена, и германская конница проникла в тыл 28-й дивизии и произвела разгром ее обозов и несколько конных атак на отходившие части 28-й пехотной дивизии.
В день начинавшегося боя частей 1-й армии конный корпус хана Нахичеванского находился в тылу на отдыхе, приводил части в порядок и не только не мог принимать участия в сражении, но не имел никаких сведений о положении армии. 28-я дивизия понесла до 60 % потерь, и остатки ее примкнули к 29-й пехотной дивизии. После разгрома 28-й пехотной дивизии германские части повели наступление на фронт 29-й пехотной дивизии. Центр и правый фланг этой дивизии к вечеру были несколько отведены назад, но атаки германцев были отбиты.
На фронте всех частей 1-й армии произошли жестокие бои с большими потерями для обеих сторон, и командующий 8-й германской армией генерал фон Притвиц, предполагая, что его армия имела бой лишь с частью войск 1-й армии, будучи уверенным, что уступом на флангах движутся еще 2 корпуса, решил отвести армию за Вислу. С этой целью он отдал приказ: «Главные силы армии с 7 на 8 августа должны выйти из боя и начать отходить в западном направлении…»
Решение генерала фон Притвица очистить Восточную Пруссию и отойти за Вислу вызвало тревогу в главной ставке германской армии. Генерал фон Притвиц был смещен, и командующим Восточным фронтом был назначен фон Гинденбург с начальником штаба Людендорфом. Но вместе с тем в решительный момент выхода германских частей на линию Марны с Французского фронта снимаются два армейских германских корпуса и кавалерийская дивизия и отправляются на Восточный фронт. Кроме того, два германских резервных корпуса, формировавшиеся внутри страны, предполагавшиеся для отправки на Западный фронт, были задержаны и предназначены для действий на Восточном фронте. В результате чего, пишет французский генерал Дюпон, один из ближайших сотрудников генерала Жоффра, «произошло чудо на Марне». «Предположите, что 25/7 сентября гвардейский корпус на своем месте между армией Бюлова и Клюка и XI саксонской кавалерийской дивизией в армии у Шампенуа, какие последствия… От этой ошибки начальника германского генерального штаба генерала фон Мольтке другой Мольтке, его дядя, должен был перевернуться в гробу…» («Германское высшее командование в 1914 году», генерал Дюпон).
Результаты Гумбиненского сражения не могли быть известны как французскому, так и русскому командованию, и со стороны французского военного министра была получена телеграмма, в которой он обращался к русскому правительству с настойчивым требованием о движении русских войск в Восточную Пруссию, в направлении на Берлин со стороны Варшавы.