Viết tiếp cho đoạn này - Với sự khởi đầu của Thế chiến I vào năm 1914, Burdenko một lần nữa tình nguyện cho tuyến tiền tuyến và tham gia vào đơn vị Chữ thập đỏ của Mặt trận Tây Bắc, tham gia Chiến dịch Đông Phổ và Trận chiến sông Vistula
. Ngoài nhiệm vụ của bác sĩ phẫu thuật, ông cũng sơ tán những người lính bị thương dưới hỏa lực của kẻ thù, tổ chức phân loại, trợ giúp và trang phục các trạm, bao gồm cả các phần đặc biệt cho những người lính bị thương ở dạ dày, phổi và sọ. Lần đầu tiên trong y học chiến trường, Burdenko đã áp dụng dịch vụ y tế sơ cấp cho thương tích hộp sọ. Từ năm 1915 đến năm 1917, ông cũng làm việc như một bác sĩ phẫu thuật tư vấn, đầu tiên tại các tỉnh Kovno và Vilna, sau đó tại Quân đội thứ 2 và các bệnh viện khác nhau ở Riga. Vào tháng 3 năm 1917, ông được bổ nhiệm làm thanh tra y tế chiến trường chính, nhưng đã rời khỏi vị trí vào tháng 5 do bất đồng với Chính phủ tạm thời Nga và trở lại mặt trận.