С началом Первой мировой войны крепость (комендант генерал К.А. Шульман) находилась в тылу Северо-западного фронта. В середине сентябре 1914 г. немцы, преследуя разбитые в Восточной Пруссии русские армии, впервые вышли к Осовцу. В нем тогда располагался один лишь 304-й Новгород-Северский полк, солдат не хватало чтобы просто занять все укрепления. К счастью, противник ограничился на этом направлении демонстративными боями, не зная об истинном положении крепости. 26-29 сентября он обстреливал Осовец и даже сумел захватить ключевую Сосненскую позицию (три четверти оборонявших ее солдат остались на поле боя), однако затем был вынужден отступить ввиду изменения общей обстановки на фронте.

Во второй раз противник подошел к Осовцу зимою 1915 г., когда располагавшаяся в Восточной Пруссии 10-я русская армия потерпела сокрушительное поражение. Немцы попытались развить успех. В частности, в период с 25 февраля по 3 марта они обстреливали и Осовец (ее комендантом стал генерал Н.А. Бржозовский). Тогда произошел один любопытный случай: веруя в непобедимость, германцы предложили коменданту сдать крепость за деньги, заявив, что они-де предлагают ту сумму, которая составляет стоимость снарядов, требуемых для захвата укреплений. Последовал отказ в резкой форме, противник начал ураганный обстрел, выпустив по некоторым данным до 200 000 снарядов (уже потом было насчитано около 30 000 воронок, однако вероятно, многие снаряды попали в болота). Немецкий Майор Спалек так описывал бомбардировку: «Страшен был вид крепости, вся крепость была окутана дымом, сквозь который то в одном, то в другом месте вырывались огромные огненные зыки от взрыва снарядов; столбы земли, воды и целые деревья летели вверх; земля дрожала, и казалось, что ничто не может выдержать такого ураганного огня».

Однако серьезных повреждений Осовцу нанести не удалось, а дух солдат не был сломлен. В это время наши войска одержали победу в Праснышском сражении, отбросив противника назад. Немцы перешли к позиционным боям. К середине марта обстрелы крепости прекратились полностью. Наступившее затишье было использовано для различных фортификационных работ.

В третий раз Осовец оказался под огнем противника в начале августа 1915 года. Надо понимать, что это за период: русские войска, испытывающие снарядный голод, под напором отступают вглубь страны, стремясь избежать окружения; растет недовольство военным начальством, фиксируются массовые случаи дезертирства и нарушения дисциплины; прибывающие пополнения едва умеют держать винтовку в руках. В этих условиях оперативное значение Осовца повысилось, поскольку потеря укрепленных позиций могла привести в дальнейшем к прорыву фронта

6 августа (24 июля) германцы предприняли штурм предкрепостных укреплений, а именно ключевой Сосненской позиции. Основной акцент был сделан на применение газов (хлора). Газовая атака началась утром 6 августа, при этом немцы открыли артиллерийский огонь. Русские войска имели противогазовые марлевые повязки, однако они оказались неэффективны. По мнению Н.А. Бржозовского, сам гарнизон спасся благодаря тому, что утро выдалось сырым, а газу пришлось пройти над болотами, наполненным водой рвом и газом.

Потери от газов оказались существенными. Как писал комендант: «Газ, выпущенный из баллонов, темно-зеленоватой окраски, быстро направился вперед к крепости, расширяясь в стороны и вверх при быстром поступательном движении. Действие газового облака с одной стороны образовало завесу, скрывающую подступ противника, а с другой стороны смертельно отравляло все, над чем проходило…. Под действием отравляющих газов первыми жертвами стали разведывательные партии и секреты, которые все и погибли; действие газов на окопы также надо признать смертельным, а в дальнейшем на расстоянии вглубь до 3-4 верст выходящим из строя. <…> из строя гарнизона крепости выбыло отравленных удушенных более 1 600 человек».

После применения газа немцы сначала отправили вперед разведчиков и штурмовые группы. Однако их действия были не очень успешными. Где-то германцы сами попали под воздействие газов, на другом  направлении были остановлены командой разведчиков, на третьем не сумели прорвать проволочные заграждения. Поручик П. Ефимов вспоминал о героизме русского пулеметчика на центральном участке Сосненской позиции: «Единственный русский пулеметчик, оставшийся в живых, успел выпустить в упор две ленты патронов и пал на пулемет, не успев вложить третью ленту».

В это время из крепости в контратаку при поддержке артиллерии были направлены три роты. Особый героизм проявила 13-я рота подпоручика Котлинского (смертельно раненого в этот день), которая после долгого боя по всем правилам военного искусства сумела выбить противника из занятых позиций и захватить в плен 25 человек. Проявила себя и 14-я рота прапорщика Тидебеля: она восстановила положение на левом фланге Сосненской позиции и захватила 15 пленных.

Крепость была оставлена лишь 23 августа ввиду общего отступления войск Северо-Западного фронта. Фактически Осовец стал единственной русской крепостью в те годы до конца выполнившей все возложенные на нее задачи. Если комендант крепости Новогеоргиевск генерал Бобырь сбежал к противнику, а комендант крепости Ковно генерал Григорьев струсил и покинул войска, то защитники крепости Осовец стояли до конца. Нам не известны все подробности событий 6 августа 1915 года, однако несомненно одно: крепость Осовец без всяких патетических преувеличений и ненужных передергиваний имеет все основания рассматриваться как один из символов героизма русских солдат тех лет.