Три месяца Чапаев проходил обучение в запасном батальоне, повторяя курс первоначальной подготовки, уже пройденный шесть лет назад. То, что было необязательным для нашего героя, оказалось крайне необходимо для сотен его товарищей, которые прежде не призывались. Призыв в армию до Первой мировой войны в Российской империи был массовым, но не всеобщим: подлежащие направлению в войска определялись обычным жребием (один из двоих или троих годных по состоянию здоровья). Эти резервисты, в отличие от Василия, не имели навыков обращения с оружием, действий в полевых условиях и строевой подготовки.
В начале января 1915 года рядовой ратник ополчения Василий Чапаев прибыл в действующую армию, в 326-й Белгорайский пехотный полк 82-й пехотной дивизии. 82-я дивизия, входившая в состав 9-й армии генерала Платона Лечицкого, вскоре оказалась в сложной ситуации. 9–11 (22–24-го по новому стилю) января 1915 года немецкое командование начало наступление, чтобы прорвать блокаду австро-венгерской крепости Перемышль русскими войсками. 11-й армейский корпус ввязался в бои в Карпатах, 17-й корпус собирался на реке Днестр, а 30-й потерпел тяжелое поражение и отступил из Буковины за Днестр. Одновременно австро-венгерские войска под командованием генерала Карла фон Пфлянцер-Балтина пытались охватить левый фланг 9-й армии, бросив через Бессарабию две дивизии. Наступлению противника противостояли 2-й и 3-й конные корпуса, которые активными маневренными действиями заставили неприятеля прекратить атаки. Вскоре после отражения январского наступления противника Чапаев был зачислен в полковую учебную команду, которая готовила унтер-офицеров.
В феврале 1915 года 9-я и 11-я армии отбросили противника и уплотнили фронт осады. В начале марта осадный корпус получил в свое распоряжение восемь 11-дюймовых (280-миллиметровых) береговых мортир с фортов Кронштадтской крепости. Их огонь подавил артиллерию неприятеля. 13 марта русские войска взяли под контроль командные высоты на периметре крепости, решив исход осады. Деблокада была маловероятна, генерал-квартирмейстер ставки Юрий Данилов писал: «Из Перемышля гарнизон ежедневно тысячами расстреливает бессмысленно снаряды, не причиняя нам потерь и не решаясь больше на вылазки; впечатление таково, как будто противник стремится поскорее расстрелять свои снаряды. Это предположение согласуется с известиями о затруднениях по продовольствованию гарнизона». В действительности патронов и снарядов у противника оставалось в достатке, но воля к сопротивлению постепенно иссякала.
18 марта 1915 года войскам гарнизона были выданы продовольственные пайки — в сущности, последние крохи. Комендант Перемышля генерал Герман фон Кусманек намеревался вырваться из кольца. Одно из последних распоряжений по гарнизону гласило: «Солдаты! Мы разделили последние наши запасы. Честь нашей страны и каждого из нас запрещает, чтобы мы после той тяжелой, славной, победоносной борьбы попали во власть неприятеля, как беспомощная толпа. Герои солдаты! Нам нужно пробиться — и мы пробьемся». Однако последние вылазки австро-венгерского гарнизона были отражены.
Накануне капитуляции крепости гарнизон уничтожил бóльшую часть орудий и подорвал форты. Кавалерийских лошадей солдаты и офицеры пристрелили. В девять часов утра 9 (22) марта 1915 года Перемышль капитулировал. Оружие перед русскими войсками сложили сразу четыре армейских корпуса: девять генералов, 2875 офицеров, 113 тысяч 831 солдат (включая нестроевых). Оказалось, что 11-я армия овладела крепостью, гарнизон которой вдвое превышал ее численность.