I wojna światowa W czasie mobilizacji przed I wojną światową 19 lipca 1914 wyznaczony na generalnego kwatermistrza sztabu Najwyższego Naczelnego Dowódcy. Prowadził całość spraw strategicznych i operacyjnych armii rosyjskiej ze względu na brak kompetencji gen. Nikołaja Januszkiewicza. We wrześniu 1914 nagrodzony krzyżem św. Jerzego 4 stopnia. 22 października 1914 mianowany generałem piechoty. Był organizatorem wszystkich operacji strategicznych prowadzonych przez armię rosyjska w l. 1914–1915. W końcu sierpnia 1915, kiedy gen. M. W. Aleksiejew został wyznaczony na szefa sztabu Najwyższego Naczelnego Dowódcy, gen. Daniłow został usunięty ze stanowiska głównego kwatermistrza. 30 sierpnia 1915 wyznaczony na stanowisko dowódcy 25 korpusu armijnego. Od 11 sierpnia 1916 szef sztabu Frontu Północnego. W kwietniu 1917 w czasie "demokratyzacji armii" wyznaczony na dowódcę 5 Armii. Próbował przeciwdziałać demoralizacji armii. Przed operacją czerwcowa 1917 Armia Denisowa (13, 14, 19, 27, 28 Korpusy Armijne i 1 Korpus Kawalerii) została skoncentrowana w rej. Dyneburga. Przed operacją przedstawił bezcelowość prowadzenia operacji na froncie jego Armii. 23 czerwca przeprowadził natarcie dwoma korpusami, które nie miało powodzenia.