1914年8月，第一次世界大戰爆發，這次戰爭使得各老牌帝國主義國家元氣大傷，一下子從債權國變成了債務國，而當歐洲國家正忙於戰爭時，世界上經濟最強大的國家美國卻奉行了中立政策，對歐洲採取冷眼觀望的態度。歷史上形成的孤立主義傳統指導了第一次世界大戰時期美國的國家對外政策。儘管威爾遜總統不甘心美國偏居於地球的一角，但戰爭爆發伊始他也不敢違背先輩立下的規矩和大多數民眾的意願。當戰爭爆發後，威爾遜總統隨即宣佈美國中立，要求美國人民“在思想上和行動上做到不偏不倚”。
早在1914年8月，德國就已在北海和愛爾蘭海佈雷了，1915年2月4日，德國宣佈，大不列顛島周圍的水域屬於作戰區，警告中立國船隻不要進入，以免遭到意外攻擊。美國人擔心潛艇戰會破壞美國與協約國的貿易，極力反對潛艇戰，威爾遜在1915年2月10日復照柏林警告說，如果美國船隻遭到生命傷害或財產損失，德國將負全部責任。德國在美國的壓力之下，作出許諾：只要英國允許原料和食品進入德國，德國就會放棄潛艇戰。英國人自然不會答應此事，德國放棄潛艇戰就成了一句空話。這樣，潛艇戰就引發了美德危機，並最終把美國推向了戰爭。
1917年2月中旬，第一艘美國商船在不列顛群島附近沒受到任何警告就被擊沉了，隨後的一個星期，又有六艘美國船隻在潛艇襲擊中沉沒，其中四艘是在印度洋被擊沉，總共有140個美國人喪生。
隨著戰爭的發展和美德關係的逐漸惡化，美國捲入戰爭的可能性越來越大了。在威爾遜看來，美國遲早要從孤立主義中走出來，發揮其影響力，拯救受苦受難的歐洲人民。只是這個時機一直沒有出現，威爾遜不得不繼續等待著。此時，美國國內要求加強戰備的呼聲也很高。要求進行戰前準備的示威、遊行等活動越來越多。在許多要求參戰的人中，馬漢和富蘭克林·羅斯福頗具代表性。
德國在1917年1月31日通知美國政府，從第二天開始，德國潛艇將恢復潛艇戰，對大不列顛島周圍的軍事區域和地中海上所有的商船，不論其是否武裝，一經發現立即予以擊沉。
此事一經公佈，立即在美國引起了強烈反響。美國政府立即與德國斷交。但威爾遜認為參戰的時機仍然沒到，不想在這個時候與德國進行戰爭，拒絕了商人們關於武裝保護商船的請求。然而，不久美國政府就收到了英國截獲破譯的一封德國電報，這封電報是由德國外交大臣齊墨爾曼發給德國駐墨西哥大使的，電報中說，如果德、美間發生戰爭，提議德國與墨西哥結成軍事同盟，德國向墨西哥提供財政援助，支持墨西哥收回19世紀時在與美國的戰爭中失去的土地。同時建議由墨西哥出面邀請日本加入反美聯盟。
威爾遜雖然在23日斷絕了同德國的外交關係，但他仍猶豫不決。他在給國會的諮文中聲稱，他相信德國人將不會把消滅美國人、摧毀美國船隻的威脅付諸現實。如果事實證明他錯了，他將回到國會去爭取立法權力，以保護美國人在公海上的權利。
隨著德國潛艇在海上對美國人展開“殺戮”，美國民眾對德國人的態度從不滿轉變成憤怒甚至是仇恨。而美國人的這種憤怒與仇恨，正是協約國所期盼的，因為德國在西線和海上取得的勝利，讓協約國陷於非常被動而不利的局面。因此，他們希望美國參戰的願望也就更加迫切。
威爾遜意識到美國參戰的時機來臨了，這封電報很快在美國各大報紙雜誌上登出來了。美國輿論一片譁然，掀起了反德浪潮，一致呼籲對德開戰。4月初威爾遜召開國會，輕而易舉地通過了戰爭決議方案。
威爾遜之所以選擇這個時候參戰，是因為以理想主義者著稱的威爾遜要為美國參戰找出道義上的理由，德國無限制的潛艇戰和齊墨爾曼電報事件給了威爾遜充分的道義理由。威爾遜表示，“合眾國加入這場戰爭，不是因為我們的國家利益直接受到威脅，而是因為一個大國使國際正義受到破壞”，“我們是作為無私的正義捍衛者而加入這場戰爭的”。因此，美國為了人類權利，“不得不”出馬參戰，所以，威爾遜把美國的目標說成是“維護世界生活中的和平與正義原則，反對自私與獨裁的權力，在世界真正自由和自治的民族中建立此後保證這些原則得以履行的目的與行動的協作”。如此說來，美國的對德戰爭就不是利己，而是利他。世界各國人民，尤其是美國人民將會深刻地感到美國正在從事一場反對專制獨裁的“聖戰”，這將在國內激發廣大人民踴躍參軍，在國外製造美國才能救世界出水火的印象，為美國最終成為世界和平代言人掃除障礙。
美國宣佈參戰後，政府和國會立刻開展了高效率的工作，使國家迅速走上戰爭軌道。國會經過激烈討論，通過了《選徵兵役法》，要求所有21～23歲的男子一律登記應徵。幾個月內，登記者達950多萬人，與以往不同，徵兵過程中沒有發生官員普遍擔心的暴動、騷亂或有組織的抵抗，全國人民表現出了驚人的團結一致。僅僅18個月內，美國便建立了一隻龐大的高效率的陸軍，其中200萬人被運送到法國，130萬人被佈置在了交火線上。
無論是協約國還是同盟國，都沒想到美國會對戰爭具有決定性的影響。協約國所倚重的是美國巨大的工業能力和戰爭潛力。法國甚至估計，美國到歐洲的軍隊不會超過50萬。但是從美國第一支部隊1917年6月抵達法國時起至一戰結束，美國共派出了197萬士兵到歐洲戰場，在與協約國協同作戰打敗盟國的部隊中起到了重要作用。
美國海軍在戰爭結束時共有2000多艘艦隻和53.3萬名在役官兵，規模和戰鬥力空前強大。由於實行護航制和將驅逐艦投入反潛艇戰鬥，扭轉了第一次世界大戰中協約國反潛艇作戰的不利形勢。而且，由於運送了將近半數的遠征軍和幾乎全部軍用品到法國，美國海軍使協約國領導人原來制訂的在1920年打敗德國的計劃，提前到1918年實現了。
德國最高統帥部越來越清楚地看到，取得勝利的唯一希望是在1918年發動一場速戰速決的陸戰，徹底打敗英法，要不然美國人參戰，勝利的天平自然會倒向協約國一方。在德國人即將發動強大攻勢之前，美國士兵就開始陸續抵達歐洲，與英法兩國身經百戰但卻士氣低落的士兵們不一樣，美國的這些士兵們大多沒有參加過戰爭，但是他們卻懷抱著“拯救歐洲”的理想來到戰場上。
美軍統帥潘興決定建立一支士氣高昂、具有非凡戰鬥力的現代化美軍。為此，潘興打破常規，進行了大膽的、合理的創新和改革。在編制體制上，潘興確定一個美國師必須擁有979名軍官和2.7萬名士兵，加上保障部隊，總兵力約為4萬人。而當時英、法、德等國每個師的正式編制是1.2萬人，歐洲軍官們普遍認為1.2萬名戰鬥人員是一名將軍及其參謀人員所能指揮的最大兵力。而潘興對此不屑一顧，他堅信：為了使一個美國師具備進行持續作戰的能力，確保他們不至於像英、法的師那樣經常躊躇不前、無功而返，因此必須擴大編制。後來證明，潘興的這個決定是很有遠見的。
經過一番整頓，美國遠征軍的編制更加合理，指揮人員更加精幹，其戰鬥力明顯有了提高。為此，潘興不無自豪地宣稱：“事實是我們的官兵肯定要比那些疲憊不堪的歐洲人優秀得多。”
1918年2月，魯登道夫傾全德國之力，在西線集中了178個師，共計123萬名步兵、2.4萬名騎兵、5500門重型野戰炮和8800門輕型野戰炮來對付協約國一方的173個師，共計148萬步兵。
3月份，德國參謀部發起了代號“米夏埃爾行動”的進攻，把攻擊矛頭對準了英軍。在第一天的進攻中，滲透戰術發揮了作用，德軍突破了英軍的第一道防線，迫使英軍退到索姆河一線。同時，德軍另派出一個師，直指法國首都巴黎，但由於缺乏足夠的後備力量不得不中途而返。
這次代號為“米夏埃爾行動”的戰役，共進行了8天，德國突破了協約國防禦陣地，在英國遠征軍的防線上嵌入了一塊長約64公里、寬約97公里的突出部，英軍傷亡1.6萬人，被俘7萬人，被繳獲野戰炮1100門，甚至英國陣地上沒有來得及運走的200萬瓶威士忌酒，也成了德國人的戰利品。法國軍隊的損失也高達7.7萬人。
德國人決定乘勝追擊，不給協約國軍隊任何可喘息的機會。5月27日，德軍在佛蘭德發動了攻勢。為了減弱協約國部隊正面的防禦力量，德軍同時在謝曼德達姆採取佯攻。協約國吸取上次失敗的教訓，制訂出對付德國人滲透戰術的彈性防禦戰術，即改變過去那種把主要兵力放在防禦陣地前沿的做法，而只把一小部分兵力放在防禦陣地前沿，另外大部分兵力放在防禦縱深地帶，這樣一來可以防止被德軍更多地殺傷，二來可以有利於向被德軍滲透的地方實施快速機動作戰。
開始的幾天，德軍依然佔據著主動，勢如破竹的德軍又推進到幾年前他們敗走麥城的地方——離巴黎只有60公里的馬恩河畔。法軍的敗退，使巴黎又一次暴露在德軍的大炮射程之內，這時，潘興將軍率領的兩個美國師火速趕到這裡，與德軍展開了激烈的正面作戰，試圖阻止德軍的繼續前進。這是美軍的第一次獨立作戰，初生牛犢不怕虎，久經沙場的德國軍隊竟然被初出茅廬的美國遠征軍擊退了。
這是美軍一戰時最大規模的行動。60萬美軍和4000門大炮從97公里以外的地方調往前線。戰線之後儲備了4萬噸彈藥和同等數量的其他補給品。
9月26日，美軍第一集團軍發動了美國遠征軍最艱苦、最持久的一場進攻。在3個小時密集的炮彈射擊之後，步兵一波又一波地衝向第一批指定目標。美軍的這次攻勢一直持續到11月11日停戰協定簽訂才停下來。然而這次攻勢並不是一帆風順的。突擊部隊中僅有4個師進行了激烈戰鬥，還有4個師根本沒有與炮兵密切合作。雖然右翼軍完成了大部分任務，但中路軍和左翼軍很快就被困在密林和深谷之中，或者在開闊的丘陵地帶受到機關槍和密集炮火的猛烈阻擊。經過兩天的艱苦進攻，美軍未能攻到德軍防禦的主陣地。雙方在原地又苦戰了兩天，形勢仍未改觀。與此同時，德軍將6個增援師緊急調到格朗普埃—羅馬格涅—庫內爾防線。
10月份，美軍又發動了一系列新的進攻。潘興把最有戰鬥經驗的部隊調集過來，對付德國的增援部隊。德軍的增援部隊也同樣是身經百戰的勁旅。兩軍短兵相接，奮力拼殺。由於美軍擁有佔壓倒優勢的炮兵的支援，陣地一個個被攻破，德軍的主要堡壘崩潰了。
美國第一集團軍從11月1日起直到停戰前的一系列進攻中，這支部隊連戰連捷，勢如破竹。11月6日，美國第一集團軍抵達了色當附近俯視默茲河的高地，對德國的鐵路線進行了炮擊。第一集團軍的幾個師在色當東面強渡了默茲河。與此同時，第二集團軍在11月10日～11月11日也取得了進展。在部署於美軍第一、第二集團軍陣地之間的幾個法國師的配合下，潘興的集團軍群攻破了色當和梅斯之間的整個德軍陣地。
同時，英國遠征軍給了北路德國集團軍群以沉重打擊，迫使德軍退向萊茵河。在同一時間裡，軸心國在意大利、巴爾幹和巴勒斯坦的薄弱防線也都土崩瓦解了。德國政府面對全球範圍的慘敗和奧地利、土耳其的無條件投降，不得不接受了停戰條件。
11月9日，興登堡正式會見德皇威廉二世，勸告德皇退位，前往荷蘭避難。德皇威廉接受了勸告，在48小時內宣佈了退位。
正在贏得戰爭的協約國除在東線向德軍發起總攻外，還在巴爾幹戰線發動了反攻。在協約國的強大攻勢下，同盟國成員保加利亞和土耳其的軍隊節節敗退。捷克斯洛伐克、匈牙利、南斯拉夫等國相繼成立，擺脫了哈布斯堡王朝的控制，奧匈帝國已經土崩瓦解，被迫於11月3日簽訂停戰協定，無條件投降。
在西線，協約國軍隊繼續向前推進，德軍節節敗退。到簽訂停戰協定時，德軍已被趕出比利時西部，法國只有極少數領土仍在德國人手裡，協約國軍隊正在準備發動新的攻勢。同盟國的瓦解和軍事失利加速了德國的政治危機和崩潰，10月3日德國組成了以馬克斯·巴登親王為首的新內閣，巴登親王向威爾遜提交了一份停火建議，請求在十四點計劃的基礎上，簽訂停戰協定並開始談判。協約國內部在對待德國的停戰建議上存在著不同意見，有人主張直搗萊茵河，徹底擊垮德國，而威爾遜主張只要德國是真正的投降，協約國就應該結束戰爭。在美國的壓力之下，英、法等國接受了德國在十四點計劃上的停戰要求。11日凌晨5時，德國的兩名代表終於在巴黎東北方貢比涅森林的火車廂裡與協約國簽訂停戰協定。11月11日上午11時，西線停火生效，第一次世界大戰至此結束。
第一次世界大戰使各國人民蒙受了空前的災難。戰爭期間，協約國總計動員軍隊4218萬人，損失2210萬人，其中死亡515萬人。同盟國總計動員軍隊2285萬人，損失1540萬餘人，其中死亡380萬人。交戰雙方直接戰費約為1863億美元。
第一次世界大戰，使帝國主義各國的力量對比發生了變化。德國戰敗，割地賠款；奧匈帝國徹底瓦解；英法雖取得了勝利，但在戰爭中元氣大傷，受到削弱；美國在戰爭中牟取暴利，一躍成為經濟強國。戰後帝國主義奴役掠奪戰敗國和宰割弱小國家的《凡爾賽和約》等分贓條約，雖暫時調整了帝國主義戰勝國之間的關係，但沒有消除它們之間的根本矛盾，為第二次世界大戰的爆發埋下了禍根。
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