Kamilisha sentensi ifuatayo: Pamoja na kuanza kwa Vita Kuu ya Kwanza ya Dunia mwaka 1914, Burdenko mara nyingine tena kujitolea kwa mstari wa mbele na alijiunga na msalaba Mwekundu kujitenga ya Kaskazini Magharibi Front, kushiriki katika Mashariki Prussian Operation na
Vita ya Mto Vistula. Mbali na majukumu ya upasuaji shamba pia kuhamishwa askari waliojeruhiwa chini ya moto wa maadui, kupangwa triage, misaada na kuvaa vituo, ikiwa ni pamoja na sehemu maalum kwa ajili ya askari na tumbo, mapafu na jeraha fuvu la kichwa. Kwa mara ya kwanza katika tiba ya uwanja wa vita Burdenko alitumia huduma ya kwanza kwa majeraha ya fuvu la kichwa. Kuanzia 1915 hadi 1917, pia alifanya kazi kama daktari wa upasuaji mshauri, kwanza katika Kovno na Vilna Governorates, kisha katika Jeshi la 2 na hospitali kadhaa za Riga. Mnamo Machi 1917, aliteuliwa Mkuu Battlefield Medical Inspekta, lakini kushoto post Mei kutokana na kutoelewana na Urusi Serikali ya Muda na akarudi mbele.