А когда русские войска переходили к обороне, германским войскам удавалось очень быстро сбивать заслоны, пусть и правильно расставленные, чего русское командование никак не ожидало. Это вызывало дезорганизацию и потерю управления русскими войсками. Так, в бою под Сталлупененом 4 (17) августа вышедший во фланг 27-й пехотной дивизии германский отряд в составе 4 батальонов, 1 эскадрона и 5 батарей вынудил к беспорядочному отходу части, которые в общей сложности насчитывали 20 батальонов. В ночь на 8 (21) августа германская авиация временно прервала телеграфное сообщение между штабами Ренненкампфа и Жилинского. Генерал Самсонов, покинув 15 (28) августа командный пункт армии и сняв телеграфный аппарат, практически полностью утратил контроль над соединениями своей армии и фактически оставил ее безо всякого руководства. Его примеру следовали и другие командиры. Больше того, даже при наличии средств слабая культура связи не позволяла вовремя передать приказ адресату.

В конечном итоге запоздал и приказ на общее отступление. Характерна реакция генерала Данилова на известие об отсутствии связи с командующим армией: «Отсутствие связи с Самсоновым, конечно, тяжко, но ведь у него пять корпусов, и едва ли неудача там может иметь решающее значение, особенно если Ренненкампф не будет заниматься Кёнигсбергом, на что, к сожалению, есть признаки, а заслонившись от него, поторопится войти в оперативную связь со 2-й армией». Разрыв между этими армиями составлял по прямой всего 30 км, но благоприятный момент для соединения был упущен. По выражению С. Г. Нелиповича, «практически центр и каждый фланг 2-й армии действовали уже третий день по собственному усмотрению, не считаясь с положением соседей и не имея связи». И на нижних уровнях в бою управление быстро терялось.

К началу сентября армии Северо-Западного фронта потеряли более 160 000 человек, германская армия – 18 500. Всего в Восточно-Прусской операции русские войска потеряли до 245 000 человек, из них почти 135 000 – пленными. Немцы за два месяца боев потеряли 3867 погибших, 7053 пропавших без вести и 21 987 раненых, причем 20 415 за это же время были возвращены в строй. В плену оказались 3000 немцев.

В ноябре командующий Северо-Западным фронтом генерал Рузский дал в войска телеграмму:

С. Г. Нелипович отмечает, что к началу Восточно-Прусской операции (17 августа) угрожающего положения во Франции для войск Антанты просто не было – французы имели численное преимущество и наступали в Лотарингии.

В одном из сражений Восточно-Прусской операции, а именно в Гумбинненском, русские безвозвратные потери были немного меньше немецких, и это был единственный случай за всю войну. В этом сражении 8-я немецкая армия М. Притвица имела 105 батальонов, 55 эскадронов, 204 пулемета, 580 орудий. Противостоявшая ей 1-я армия П. Ренненкампфа располагала 86 батальонами, 130 эскадронами и сотнями, 252 пулеметами и 408 орудиями. Численное превосходство немцев компенсировалось тем, что германские корпуса вводились в бой порознь и сразу же после утомительного марша, тогда как русские войска находились на заранее подготовленных позициях и имели небольшой отдых. Рано утром 20 августа левофланговый 1-й германский армейский корпус генерала Х. Франсуа атаковал 20-й армейский корпус русских под командованием генерала В. В. Смирнова, а приданная ему 1-я кавалерийская дивизия атаковала русскую 1-ю отдельную кавалерийскую бригаду и отбросила ее в Шилёнен. Затем она совершила набег на фланг 28-й пехотной дивизии генерал-лейтенанта Н. А. Лашкевича и разгромила штаб и тыловые службы 1-й армии, взяв в плен более 600 человек. Ренненкампф успел убежать, но потерял управление армией. То, что сражение не закончилось катастрофой для русских, было заслугой корпусных командиров. В центре германский 17-й армейский корпус генерала А. Макензена, подходивший к реке Роминта в маршевых колоннах, попал под сильный огонь русской артиллерии 3-го армейского корпуса генерала Епанчина, в штаб которого прибыл Ренненкампф. По свидетельству командира корпуса, командующий армией находился «в полном расстройстве». Германский центр потерпел полное поражение и вынужден был отступить. В свою очередь, на правом фланге 8-й германской армии 1-й резервный корпус генерала О. фон Белова потеснил русский 4-й армейский корпус генерала Э. X. С. Алиева в районе Гольдапа. Отметим, что и на левом, и на правом фланге германские части были ошибочно обстреляны собственной артиллерией, что существенно замедлило их продвижение.

Российский историк С. Л. Нелипович так подводит итоги Гумбинненского сражения: