Действительно, планы командования VІІІ-й германской армии принять бой с 1-й русской армией на укрепленном рубеже реки Ангерап, дабы иметь преимущество не только в войсках, но и в географии, и в фортификации, не оправдались. Части германского І-го армейского корпуса прикрывали сосредоточение всей VІІІ-й германской армии, однако его командир двинулся вперед и принял бой с русскими в сорока километрах восточнее укрепленного рубежа реки Ангерап, где 1-й армейский корпус должен был стоять, согласно указаниям армейского командования. Горевшие желанием сразиться противники сошлись в ожесточенном бою, где все зависело от почина частных начальников и мужества простых солдат и офицеров. Сражение решилось превосходством русских в силах (на выручку подоспел несколько отставший 4-й армейский корпус), и инициативой командиров дивизий. Части 25-й пехотной дивизии ген. П.И. Булгакова ворвались в Сталлупенен, а соседи фланговыми ударами опрокинули противника.
Тем не менее, превосходство германцев в артиллерийском огне сказалось уже в этой первой стычке: потери русских все-таки немного превосходили потери немцев. И это — несмотря на гораздо более высокую выучку русских артиллеристов. Потери русской 27-й пехотной дивизии ген. А.-К.М. Адариди, дравшейся без взаимодействия с соседом, превысили шесть с половиной тысяч человек, львиная доля которых пришлась на 105-й пехотный Оренбургский полк, угодивший под фланговый артиллерийский огонь. Погиб и командир полка — полковник Комаров. Всего, по признанию самого начальника дивизии, его войска потеряли 63 офицера, 6842 солдата и 12 пулеметов — сорок шесть процентов исходного состава. А 105-й пехотный Оренбургский полк, в том числе, потерял 31 офицера, 2959 солдат и 8 пулеметов. 27-я пехотная дивизия оказалась в ситуации оголенного фланга, ибо следующая за ней 40-я пехотная дивизия генерал-лейтенанта Н.Н. Короткевича из состава 4-го армейского корпуса была придержана на марше мелкими немецкими авангардами. Фланг невольно обнажился, и немцы ударили туда, остановив продвижение русских.
Устойчивость немецкой пехоты в оборонительном бою, при должной поддержке артиллерии, оказалась столь высока, что фронтальные удары по Сталлупенену не могли дать результата, даже при превосходстве русской стороны в численности. Лишь обходное движение 29-й пехотной дивизии генерал-лейтенанта А.Н. Розеншильд-Паулина из состава 20-го армейского корпуса вынудило германцев отступить к Гумбиннену. Именно войскам 29-й дивизии принадлежат первые трофеи в Первой мировой войне на Восточном фронте — восемь орудий.
Уже здесь, в первом же бою с немцами, русские были неприятно удивлены наличием у противника сильной тяжелой полевой артиллерии. Русский армейский корпус имел на вооружении 109 орудий, в том числе 96 легких 3-дм (76,2-мм) полевых орудий и 12 легких 122-мм гаубиц. Германский армейский корпус имел на вооружении 160 орудий, в том числе 108 легких 77-мм полевых пушек, 36 легких 105-мм гаубиц и 16 тяжелых 150-мм гаубиц. Таким образом, перевес в артиллерийском огне — по сути дела, решавшем участь сражений — всецело был на стороне немцев.
Вся 1-я русская армия имела только четыре тяжелых орудия против тридцати двух германских тяжелых полевых гаубиц и нескольких батарей тяжелых крепостных орудий, которые примут участие в сражении под Гумбинненом. В России знали об усилении полевой артиллерии неприятеля, но противопоставить этому равноценное оружие к началу войны не успели. Вдобавок, сделавшие ставку на блицкриг немцы перед июлем 1914 года сделали все, чтобы повысить подвижность и скорость действия тяжелых батарей, действующих в полевой борьбе. В частности, русский Генеральный Штаб отмечал по этому поводу: «В организации тяжелых гаубичных батарей введено крупное усовершенствование: раньше снаряды перевозились на четырехколесной повозке типа, приближающегося к обыкновенному обозному: при занятии позиции приходилось медленно выгружать заключавшиеся в них боевые припасы. Теперь же тяжелые гаубицы получили бронированные зарядные ящики; на позиции по сторонам гаубицы становятся два зарядных ящика, и за ними прислуга гаубицы (которая не имеет щита) может находить укрытие. Таким образом, увеличилась быстрота изготовки к открытию огня, и стойкость тяжелых гаубичных батарей под неприятельской шрапнелью».
После боя под Сталлупененом германцы поспешили отойти, так как вся VІІІ-я армия еще не успела сосредоточиться в данном районе. Сосредоточение немцев несколько запаздывало по сравнению с той инициативой, что была проявлена командиром І-го корпуса генералом Франсуа, вступившим в сражение у Сталлупенена. Этот бой дал генералу М. фон Притвицу сведения о начале русского наступления, и германский командующий VIII-й армией приказал І-му армейскому корпусу отойти немного назад, к Гумбиннену, куда подтягивалась вся VІІІ-я германская армия.