Военное значение Танненберга было значительно больше его символического значения. Возобновилось временное течение военного плана Германии. До этого сражения стояла задача удерживать фронт на востоке столько, сколько можно, пока на западе ожидалась победа. После Танненберга была снята угроза катастрофы на востоке, хотя сроки победы на западе пока продолжали оттягиваться неделю за неделей. Танненбергская битва временно подорвала силы русских. Самсонов был сражен сознанием разразившейся катастрофы. Ему самому чудом удалось избежать гибели и вырваться из окружения. Он не мог этого пережить. Много раз он с отчаянием говорил своим офицерам: "Император доверял мне. Как я теперь покажусь ему на глаза?" Улучив момент, когда его ненадолго оставили одного, Самсонов застрелился. Позже его тело было перезахоронено в семейном склепе. Это был более легкий конец, чем тот, что встретили множество его солдат, умиравших безвестно в подлеске прусских лесов, оставленные в последний час, неопознанные после смерти. Их останки лежат там по сей день, и известие об их гибели было передано их семействам только по истечении срока, после которого пропавший без вести считается погибшим. Танненберг стал началом долгой агонии царской армии, которая завершилась крахом 1917 года.
Тем не менее, при всей некомпетентности русского командования и неадекватности средств, которые применялись им в боевых действиях, русская армия сохранила способность к быстрому восстановлению сил и неоднократно доказала это в кампаниях 1915 и 1916 годов. Но события 1914 года потребовали проявить это качество немедленно. Несмотря на крах Самсонова, Ренненкампф отказывался считать Танненберг поражением. Когда Гинденбург обрушился на него всей численностью Восьмой армии, вдобавок усиленной с запада 9-м и Гвардейским резервным корпусами, он блестяще организовал маневр своих войск. На этот раз численный перевес был на стороне немцев, несмотря на то что с тыла подошла Десятая армия. Первая армия, цель Гинденбурга, включала всего девять дивизий против его восемнадцати. Однако в сражении, впоследствии названном битвой у Мазурских озер и начавшемся 7 сентября — в тот же день, что и битва на Марне, — все усилия Гинденбурга по организации окружения оказались бесполезны. Франсуа, командовавшему первым этапом, удалось отрезать несколько русских частей, находившихся в Летцене, в самом сердце озерного края. После этого Ренненкампф начал отступление с боем, через озера и выше, перебрасывая силы с Фланга на фланг, туда, где возникала необходимость в подкреплении. 13 сентября Ренненкампф со всей армией пересек российскую границу, преследуемый немцами. Пауза в боевых действиях до 25 сентября дала ему время и место, чтобы совместно с Десятой армией организовать контратаку. Он обрушился на немецкие войска, выбив их с занятых позиций. Таким образом была отвоевана значительная часть потерянной территории. Русские войска вновь оказались на рубежах, достигнутых в течение августовского вторжения и в сражении на Ангераппе.