Skriv en fortsættelse til dette afsnit - Med udbruddet af Første Verdenskrig i 1914 meldte Burdenko sig igen frivilligt til frontlinjen og sluttede sig til Røde Kors-afdelingen på den nordvestlige front og deltog i den østpreussiske operation og slaget ved Vistula-floden
- Hvad? Ud over sine opgaver som feltkirurg evakuerede han også sårede soldater under fjendtlig ild, organiserede triage, hjælpemidler og omklædningsstationer, herunder særlige sektioner for soldater med mave, lunger og kranieskader. For første gang i krigsmedicin anvendte Burdenko førstehjælp ved kranieskader. Fra 1915 til 1917 arbejdede han også som konsulentkirurg, først på Kovno og Vilna Governorates, derefter på 2. hær og forskellige Riga hospitaler. I marts 1917 blev han udnævnt til Main Battlefield Medical Inspector, men forlod stillingen i maj på grund af uenigheder med den russiske provisoriske regering og vendte tilbage til fronten.