Giai đoạn đầu trận đánh

Ngày 22 tháng 8, Samsonov đã gặp mặt và chặn đứng được quân Đức ở nhiều nơi. Ngày 24 tháng 8, hai bên giao tranh tại Orlau-Frankenau và các chiến hào của Quân đoàn XX Đức đã chặn được đà tiến của quân Nga. Không nao núng, Samsonov cho đây là cơ hội tuyệt vời để cắt đứt các đơn vị này bởi vì giờ đây ông đã nhận ra rằng hai cánh của mình rất dễ bị phá vỡ. Ông ra lệnh cho phần lớn quân mình di chuyển lên hướng tây bắc, phía trên sông Vistula, chỉ để lại quân đoàn VI tiếp tục mục tiêu của họ là Seeburg.

Ludendorff ra lệnh cho François chỉ huy quân đoàn I của mình tấn công với mục tiêu bao vây cánh trái của Samsonov tại Usdau vào ngày 25 tháng 8. François từ chối thực hiện mệnh lệnh này và viện lý do là đợi lực lượng pháo binh và bộ binh tiếp viện đang được đưa đến từ mặt trận Gumbinnen. Việc tấn công mà không có pháo binh yểm trợ đầy đủ và không đủ dạn dược là một sự mạo hiểm lớn, theo ý kiến của François.[19] Ludendorff với sự giận dữ do bất tuân thượng lệnh này đã đích thân đến thẳng tổng hành dinh của François cùng với Hindenburg và Hoffmann để lặp lại mệnh lệnh trên. François cuối cùng cũng đồng ý bắt đầu cuộc tấn công nhưng phàn nàn rằng những người lính dưới quyền ông sẽ phải tấn công bằng lưỡi lê do sự thiếu hụt pháo binh.[19]

Trong khi đó, Hoffmann khi dừng xe tại trạm xe lửa ở Montovo đã nhận được hai bức điện vô tuyến Nga bị rơi vào tay lính thông tin Đức, một do Rennenkampf gửi đi lúc 5 giờ 30 sáng và một do Samsonov gửi đi lúc 6 giờ sáng. Rennenkampf sẽ tiếp tục tiến quân về phía tây và bở rơi tập đoàn quân số 2. Trong bức điện của Rennenkampf chứa nội dung về khoảng cách tiến quân của Tập đoàn quân số 1, theo đó sẽ không không còn khả năng đe doạ người Đức từ phía sau nữa. Còn bức điện của Samsonov cho thấy Tập đoàn quân số 2 sau trận đánh với Quân đoàn XX đã đánh giá sai lầm rằng Quân đoàn XX đã tháo chạy và sẽ tiếp tục tiến quân để truy kích quân Đức.[19]

Nội dung quá rõ ràng của hai bức điện khiến cho cấp trên trực tiếp của Hoffmann là Thiếu tướng Grünert cảm thấy nghi ngờ. Tuy nhiên Hoffmann với tư cách là quan sát viên quân sự trong cuộc Chiến tranh Nga-Nhật đã từng thấy mối bất hòa giữa Rennenkampf và Samsonov trong Trận Phụng Thiên hoàn toàn tin tưởng vào hai bức điện.[19] Hoffmann, Grünert, Ludendorff và Hindenburg nhanh chóng thảo luận về nội dung bức điện và thống nhất Quân đoàn XVII của Mackensen và Quân đoàn Dự phòng số 1 của Below sẽ tấn công cánh phải của Tập đoàn quân số 2 mà không sợ sự đe dọa của Rennenkampf. Ở trung tâm, Quân đoàn XX của Scholtz sẽ tấn công quân Nga cùng một sư đoàn Landwehr và một sư đoàn dự phòng. Bên phía cánh phải quân Đức, Quân đoàn I được lệnh mở cuộc tấn công bao vây cánh trái quân Nga vào ngày 25 tháng 8.[20]

Trong khi đó, một lần nữa François cho rằng một cuộc tấn công ngay lập tức là không cần thiết nên ông lại đề nghị khi nào pháo binh tiếp viện đến thì ông mới cho tấn công. Do đó giữa Ludendorff và François đã có cãi nhau và đến cuối cùng François đạt được điều mong muốn khi ông được phép đợi pháo binh tiếp viện đến ngày 27 tháng 8.

Cuộc tấn công chính của quân Đức

Sáng ngày 26 tháng 8, Tập đoàn quân số 1 Nga đã tiến về khu vực phía tây mà chỉ gặp những sự kháng cự nhỏ bởi vì lực lượng quân Đức trước đây chặn đường tiến của họ giờ đây đã di chuyển về phía nam và đối đầu với cánh phải tập đoàn quân số 2 Nga. Vẫn còn thời gian để người Đức đóng lỗ hổng giữa tập đoàn quân số 2 đang đe doạ sự di chuyển của người Đức và điều này đã được cảnh báo đến bộ chỉ huy Nga.

Bởi vì sự trì hoãn của François mà quân đoàn XVII của Đức đã tham gia trận chiến chậm. Họ gặp hai sư đoàn bị tách ra của quân đoàn VI Nga gần Seeburg và Bischofstein và đã đẩy lùi hai sư đoàn này về biên giới. Giờ đây cánh phải của tập đoàn quân số 2 đã mở. Cũng trong lúc ấy, quân Nga tiếp tục tiến đến Tannenberg đã bị quân đoàn XX của Đức khóa chặt. Quân Nga chỉ thành công khi tiến quân ở trung tâm khi quân đoàn XIII của họ tiến đến Allenstein mà giờ đây không còn ai phòng thủ.

François chỉ huy quân đoàn I của ông tấn công cánh trái quân Nga vào ngày 27 tháng 8. Với lực lượng pháo binh vừa tăng cường của François, đến đêm thì quân Nga đã phải rút lui. Để ổn định lại trận tuyến, Samsonov đã phải ra lệnh cho quân đoàn XIII bỏ Allenstein di chuyển về tây nam để phá vỡ phòng tuyến quanh Tannenberg. Sau khi lệnh này được ban ra, phần lớn tập đoàn quân số 2 Nga đều tập trung ở khu vực Tannenberg bao gồm quân đoàn XIII vừa đến, quân đoàn XV và một phần của quân đoàn XXIII.

Đến đêm ngày 28 tháng 8, tập đoàn quân số 2 đã đứng trước nguy cơ bị tiêu diệt hoàn toàn. Quân đoàn I Đức bên cánh trái và quân đoàn VI Đức bên cánh phải đã rút lui nhưng vị trí trung tâm quân Nga gặp rắc rối về tiếp tế và không còn khả năng tổ chức phòng thủ. Giờ đây không còn cò thể lựa chọn, Samsonov buộc phải cầu cứu sự giúp đỡ của Rennenkampf bằng cách xin Rennenkampf bỏ Königsberg và tiến về phía tây nam giúp ông.

Thế nhưng mọi giờ đây đã là quá trễ để người Nga cứu vãn tình thế. François ngay lập tức tiến về phía đông lập một trận tuyến ở cánh phải quân Nga từ Niedenburg đến Willenburg, chặn đường rút lui của quân Nga. Cũng trong khoảng thời gian đó, quân đoàn XVII Đức từ phía bắc tiến xuống tây nam gặp gỡ quân đoàn I. Ngày tiếp theo, toàn bộ tập đoàn quân số 2 Nga đã bị bao vây và chỉ còn chờ bị quân Đức tiêu diệt. Một cái túi khổng lồ đã xuất hiện ở Frogenau và nhốt chặt quân Nga trong suốt ngày 29 tháng 8.

Tập đoàn quân số 1 ngay sau khi nhận được tin cầu cứu đã cố gắng giúp đỡ nhưng vô vọng vì khoảng cách quá xa. Các lực lượng kỵ binh của quân Đức giờ đây đã hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ kiềm chân tập đoàn quân này. Khi trận đánh kết thúc, khoảng cách xa nhất mà tập đoàn quân này đến được vẫn còn ở tận tây bắc, khoảng 45 dặm, nơi mà quân đoàn XVII Đức và quân đoàn VI Nga gặp nhau lúc đầu. Một số vị trí của tập đoàn quân số 1 đã phải bỏ chạy trở lại Königsberg và đến đây xem như số phận tập đoàn quân số 2 Nga đã được định đoạt.

Trận Tannenberg - trận chiến lớn giữa các đế quốc[21] kết thúc vào ngày 30 tháng 8, quân Nga có 95.000 người bị bắt làm tù binh, 30.000 người chết và bị thương, 10.000 may mắn thoát được chủ yếu là từ các đợt rút quân ở hai cánh. Tập đoàn quân số 2 của Nga xem như bị xoá sổ. Thương vong của Quân đội Đức là 20.000 người, ngoài ra còn lấy được của quân Nga 500 khẩu pháo. Samsonov trước thất bại này đã không còn mặt mũi nào trở về trình diện Sa hoàng Nikolai II của Nga nên đã tự sát bằng cách rút súng tự bắn vào đầu vào đêm 29 tháng 8. Vào ngày 31 tháng 8, Hindenburg đánh điện cho Hoàng để Đức Wilhelm II báo tin chiến thắng:

Tôi xin trân trọng báo cáo để đức vua biết rằng, vòng vây chung quanh bộ phận lớn nhất của quân đội Nga đã được khép lại ngày hôm qua. Các quân đoàn XIII, XV và XXIII của Nga đã bị tiêu diệt. Chúng tôi đã bắt được hơn 60.000 tù binh, trong số đó có các chỉ huy của quân đoàn XIII và XV. Súng ống vẫn còn đang ở trong rừng và hiện nay đang được mang đi nơi khác. Chiến lợi phẩm thì vô số kể dù chưa thể được đánh giá chi tiết. Các quân đoàn bên ngoài vòng vây, quân đoàn I và VI cũng đã chịu tổn thất trầm trọng và hiện nay đang rút lui trong sự vội vã qua Mława và Myszaniec.[22]