Под вечер М. фон Притвиц, получив сообщение о тяжелом положении на фронте и о том, что 2-я русская армия генерала Самсонова уже пересекла границу, неожиданно запаниковал и приказал отступать. Его центральному корпусу было нанесено поражение, на левом фланге войска оказались сильно измотанными и не могли наступать. Общие потери убитыми, ранеными и пленными превысили 14 тыс. человек. В противовес квартирмейстер армии Грюнерт и начальник оперативного управления М. Гофман небезосновательно доказывали, что положение благоприятное, и если продолжить сражение, то противника удастся разбить. Но М. фон Притвиц, не обладавший твердостью духа, настоял на отходе. П. К. фон Ренненкампф не преследовал. Первые распоряжения гнать неприятеля он сразу же отменил, за что был подвергнут критике рядом историков. Упреки вряд ли можно признать обоснованными, ведь войска устали, тоже понесли потери (более 18 тыс. человек), а тылы были не налажены. Известно, что от победы до поражения — один шаг, а в успехе преследования никто из русских генералов не мог быть уверен, особенно ввиду расхода боеприпасов, а также сложного или неоднозначного положения большинства пехотных дивизий.
Танненбергское сражение
После победы под Гумбинненом 1-я русская армия два дня простояла на занятых позициях, а 23-го августа двинулась вперед, не обнаружив перед собой противника. Поспешное отступление немцев, а также массовое бегство местных жителей убедило командование в том, что германцы разбиты и собираются покинуть Восточную Пруссию, а потому главнокомандующий фронтом генерал Я. Г. Жилинский стал торопить 2-ю армию А. В. Самсонова, которая наступала западнее Мазурских озер. Ей предстояло не допустить отход противника за Вислу.
В это время командование 8-й немецкой армии было сменено. Новым командующим стал генерал П. фон Гинденбург, вызванный из отставки, а должность начальника штаба занял один из талантливейших немецких генералов Э. Людендорф, уже успевший отличиться взятием сильнейшей бельгийской крепости Льеж. Новоиспеченные командующие прибыли на театр военных действий днем 23 августа и сразу начали осуществлять переброску всей 8-й армии против войск генерала Самсонова, оставив перед фон Ренненкампфом небольшой заслон.
В это время 2-я русская армия, подгоняемая штабом фронта, форсированными маршами по пересеченной местности в отсутствие нормальных дорог продвигалась вперед. 23–24 августа в бою у Орлау и Франкенау она нанесла поражение 20-му германскому корпусу, который отошел на северо-запад. Продолжая наступление, командующий 2-й армией решил нанести удар по железнодорожной ветви Алленштайн—Остероде. Но удар наносился довольно странно — всего лишь силами двух с половиной корпусов, в то время как два других корпуса и три кавалерийские дивизии наступление только обеспечивали. В итоге армия растянулась.