С самого начала войны на территории Латвии было введено военное положение. Двинск стал прифронтовым городом.

Уже 14 июля 1914 года Двинская крепость-склад была объявлена на военном положении. Крепость была приведена в полный порядок и хорошо вооружена: из амбразур свои стволы выставили дальнобойные пушки, наблюдавшие за Калкунской долиной по ту сторону Даугавы.
Через 4 дня, после объявления Германией войны России, был образован Двинский военный округ, управление которым осуществлялось из крепости. В район театра военных действий среди прочих была включена и Витебская губерния.
29 июля 1914 года окружные управления Двинского военного округа прибыли из Вильно (Вильнюс) в Двинск и разместились в крепости, где находились до 21 августа 1914 года.
С началом войны работа всех промышленных предприятий была подчинена военному времени. В Двинске изготавливались детали для пушек и пулеметов, в крепости была развернута артиллерийская лаборатория, интендантская мастерская, а также другие мастерские по изготовлению одежды и обуви.
Уже в августе город стал принимать на лечение раненых. В крепости находился военный госпиталь, одно из крупнейших лечебных заведений данного профиля в России.
2 ноября 1914 года крепость Двинск посетили император Николай II с императрицей Александрой Федоровной и великими княжнами Ольгой и Татьяной.

С вокзала они сразу отправились в крепость. Там они посетили крепостной собор, где прослушали Божественную литургию. При въезде августейших особ в крепость над ней был поднят императорский штандарт и с крепостных валов произведен салют.
Из собора царская семья отправилась в Двинский военный госпиталь, где многим из раненых император лично вручил знаки воинского отличия. Императрица с дочерьми надевала на раненых образки. Также они посетили отделение раненых военнопленных.

Николай II остался очень доволен посещением госпиталя. Он поблагодарил врачей, пожелав и в дальнейшем плодотворно работать на пользу раненых.
В память этого посещения Двинской крепости императором Николаем II на колонне крепостного собора и на здании военного госпиталя были водружены мраморные доски (в настоящее время не сохранились). Также была сделана фотография на память.

Сестры милосердия сыграли огромную роль в годы первой мировой войны. Для них работа в госпиталях и лазаретах была не только долгом, но и велением сердца, внутренней потребностью служения ближнему, любовью и милосердием к страждущим. Представители Царского Дома тоже участвовали в движении сестер милосердия. Во время первой мировой войны императрица Александра Федоровна и четыре великие княжны стали сестрами милосердия, а Зимний дворец превратился в госпиталь.

По их примеру многие представители Дома Романовых свои личные средства вкладывали в благотворительность. Великая Княгиня Елизавета Федоровна основала Марфо-Мариинскую обитель, в которой помогали нищим, больным, убогим.
Императрица Александра Федоровна писала о своей работе в лазарете:
«Слава Богу за то, что мы, по крайней мере, имеем возможность принести некоторое облегчение страждущим и можем им дать чувство домашнего уюта в их одиночестве. Так хочется согреть и поддержать этих храбрецов и заменить им их близких, не имеющих возможности находиться около них!»
С посещением Николая II Двинского госпиталя связана биография легендарного когда-то Яниса Чакстенса – участника военных событий, первого латыша, кавалера креста святого Георгия. Император вручил тяжело раненому Чакстенсу Золотой крест святого Георгия 1-й степени, отдав приказ немедленно произвести смелого офицера в чин подпоручика.

Военные события 1914 года свидетельствовали о срыве стратегического плана германского Генерального штаба (плана Шлифена): молниеносный удар по Франции и последующее наступление на Россию не удались, и германские войска вынуждены были перейти к обороне.
Двинская крепость сыграла роль сильного опорного пункта русской армии.
Летом 1915 года русские войска преимущественно вели активную оборону – корпуса отходили с рубежа на рубеж, переходя на отдельных участках в контратаки.

Неудачи на фронте командование Северо-западного фронта усматривало в распылении сил, т.к. русские войска образовывали 3 группы. Они были объединены во вновь созданную 5-ю армию, штаб которой располагался в Двинске. Командовал ею Павел Адамович Плеве.
В связи с приближением немецких войск, в Двинске была создана эвакуационная комиссия. В спешке был составлен план эвакуации. Однако комиссия энергично следовала ему: из города и уезда было вывезено оборудование 60 заводов и мастерских. Оборудование, которое невозможно было вывезти, должно было быть уничтожено. Также вывозились различные материалы, металлы, сукно, кожа, даже большие церковные колокола. Тогда же был вывезен в кованом железном ящике архив Двинской крепости, следы которого, к сожалению, затерялись.
Помимо предприятий и складов, вглубь России эвакуировались различные учреждения, школы и торговые заведения.
До середины сентября из города выехали 5 069 рабочих с семьями. Эвакуировались также служащие и другие категории жителей. Городское население уменьшилось почти в 10 раз.

Осенью 1915 года началось наступление немцев на Двинск. Весь сентябрь и часть октября прошли в ожесточенных боях в районах Двинска и Илуксте. 23 октября немецкие войска заняли Илуксте (что считается самым большим успехом германских войск на этом направлении) и вплотную подошли к Двинску.

Казалось, что участь города была предрешена. Однако генерал Плеве, командующий 5-й армией, медлил с отъездом из Двинска в Режицу вслед за своим штабом. Одного его слова было достаточно, чтобы снять с позиций истекающих кровью солдат, и тем самым обречь Двинск на гибель и разрушение. Но приказ по армии был иным: «Пока я в Двинске, ни шагу назад». В психологии защитников города произошел перелом, и упорней стала канонада, а часть обозов и транспорта вновь потянулась за Двину.

Упорство и вера командующего в победу принесли плоды. Плеве смог убедить Верховного главнокомандующего, что город можно отстоять, нужен лишь небольшой резерв. И в Двинск четырьмя эшелонами экстренно был отправлен 12-й кавказский стрелковый полк. В момент его прибытия на станцию Двинск немцы уже заняли Медум и приближались к городу. Прямо с колес стрелковый полк вступил в бой и отбросил врага от стен города.
31 октября русские войска 5-й армии под защитой крепости нанесли мощный фланговый удар по немецким позициям. Этим вновь были сорваны планы немцев форсировать Даугаву и захватить Двинск, являвшийся важным стратегическим пунктом. Самоотверженные и хорошо организованные действия русских войск заставили немцев отказаться от попыток взять город.
После кровопролитных боев на левобережье Даугавы положение на фронте стабилизировалось, и война приобрела позиционный характер. Отразив попытку германского прорыва, русские войска удерживали Двинск более двух лет. Рубеж фронта проходил вблизи города, который подвергался обстрелу немцев из орудий и бомбардировкам с воздуха.

Из воспоминаний князя Сергея Евгеньевича Трубецкого, служившего на Северо-западном фронте и побывавшего в 1916 году в Двинске:
«В Двинске мне пришлось испытать ночной налет германской авиации. Шуму от взрывов и пальбы было очень много, и я был удивлен, узнав утром, что неприятельских аэропланов было всего штук пять-шесть.
Какой-то другой раз, очень уставший за день, я заснул с вечера непробудным сном и совсем не слышал германского налета. От бомбы загорелся соседний дом (между нами был садик). Только потом я узнал, что мой вестовой ночью будил меня: «Ваше сиятельство, бомба в соседний дом попала, что прикажете делать?» - «Если в наш попадет, разбуди», - будто бы ответил я. Сам я этого ничего не помню, но мой ответ – действительный или вымышленный вестовым – произвел большое и выгодное для меня впечатление на нашу команду…»
В марте 1916 года близ Двинска, у поселка Ницгале, занял позиции 5-й гусарский полк, в котором служил прапорщик Николай Гумилев, русский поэт «серебряного века». Ушедший на фронт добровольцем в сентябре 1914 года, он был награжден за храбрость двумя солдатскими Георгиевскими крестами и произведен в офицеры.
В связи с продолжающейся войной экономическая ситуация в крае резко ухудшилась: с рынка исчезли продукты питания, возникли трудности с разменной монетой. Спекуляция приобрела огромные размеры. Промышленное производство полностью остановилось. Оставшиеся предприятия, в том числе многочисленные крепостные мастерские, работали главным образом в интересах военных ведомств.
Недовольство, вызванное войной, охватило не только солдатские массы, но и самые широкие слои населения, что способствовало быстрому падению монархии в России.
В связи с отречением Николая II от престола и образованием временного правительства, в Двинске происходят массовые митинги и демонстрации жителей города, а также солдат гарнизона.
Провозглашенный Временным правительством лозунг «Война до победного конца» так и остался лозунгом: в 1917 году русские войска терпели на фронте одну неудачу за другой. Эти неудачи русской армии во многом объяснялись политической ситуацией в стране и настроениями в среде военнослужащих. Армия разваливалась, в воинских частях вспыхивали волнения, восставали целые полки. Большевики усиливали свою пропаганду среди солдат. Командующий Северо-Западным фронтом генерал Н.Рузский отмечал, что «Рига и Двинск несчастие Северного фронта, два распропагандированных большевистских гнезда…»
Летом 1917 года огромные массы солдат отказались выполнить приказ и идти в наступление. Заняв первую линию окопов противника, солдаты не стали продвигаться дальше и вернулись на исходные позиции. Германские войска столкнулись в третьей линии обороны лишь с горсткой русских солдат, которые шли вперед по зову Керенского «За свободу и революцию!», но не поддержанных «свободными полками», оставшимися сидеть в своих окопах и безучастно наблюдать их гибель.

Часть мятежных полков была расформирована командованием, а около 13 тысяч солдат и офицеров были заключены в Двинскую крепость и городскую тюрьму. Самые активные приверженцы большевиков (869 человек) были отправлены в Москву и помещены в Бутырскую тюрьму. Они вошли в историю под именем «двинцев», как активные участники октябрьского вооруженного восстания 1917 года в Москве.
В ноябре 1917 года в Двинске была установлена советская власть, которая просуществовала в городе до 18 февраля 1918 года, когда в результате срыва Троцким подписания мирного договора в Брест-Литовске немецкие войска заняли Двинск и вошли в крепость.

После падения Валки 22 февраля 1918 года в руках германских войск оказалась вся Латгалия. Германское правительство медлило с подписанием мирного договора, стремясь захватить все новые территории. Лишь 3 марта 1918 года был подписан Брестский мирный договор между Германией и Россией, чрезвычайно тяжелый для последней.
На оккупированных территориях немцы вводили новые порядки, облагали жителей тяжелыми налогами, проводили реквизиции продовольствия, фуража и т.д.
Двинская крепость использовалась для нужд германской армии.
После ноябрьской революции 1918 года Германия не могла продолжать и капитулировала. Был аннулирован Брестский мирный договор, означавший, что германские войска должны были убраться с оккупированных территорий, в том числе из Прибалтики.
Воспользовавшись этими событиями, Народный Совет Латвии провозгласил независимую Латвийскую Республику.
Разместился кавалерийский полк в Даугавпилсе на улице Андрея Пумпура на территории бывших интендантских складов российской армии.
Немецкая оккупация Двинска закончилась 19 декабря 1918 года с приходом частей Красной Армии, которые находились в городе в течение 13 месяцев.
В январе 1919 года Советская Россия признала независимость Советской Латвии, которая просуществовала около одного года. В уникальном киножурнале «Советская Латвия» за 1919 год запечатлен красный командир Юкум Вациетис во время посещения Двинской крепости, его въезд в Александровские ворота и уничтожение оставленного немцами оружия.
28 марта 1919 года в районе Двинской крепости были расстреляны около сотни жителей Даугавпилса, в том числе священник Румянцев, инженер Мовшензон, владелец гостиницы Болейшо и др. Они были обвинены в «контрреволюционном заговоре», хотя многие из них были весьма преклонного возраста.
В августе 1919 года польско-литовские войска и части латвийской армии двинулись на штурм Двинска, непрерывно обстреливая из тяжелых орудий предмостное укрепление, крепость и город. 3 января 1920 года Двинск был освобожден.
Всего за пять лет с 1915 по 1920 гг. в Двинской крепости сменилось пять гарнизонов: царский, германский, большевистский, польский, латвийский. Военное лихолетье далеко не лучшим образом отразилось на некогда первоклассной цитадели.
Первая мировая война оставила глубокий след в истории человечества, в истории Латвийского государства, в истории нашего города. Это была одна из величайших трагедий ХХ в. Жертвы среди воюющих сторон, мирного населения, пострадавших от боевых действий, эпидемий, голода, холода и других бедствий военного времени, исчислялись десятками миллионов. Война явилась огромным уроком для человечества.