巴爾幹戰爭後巴爾幹民族主義高漲，奧地利準備入侵塞爾維亞，1914年6月28日，奧地利王儲在薩拉熱窩被刺，7月28日，奧地利對塞宣戰。8月歐洲各大國先後卷入戰爭，壹戰在東、南、西三條戰線上全面爆發。
1914年8月，德國在西線發動進攻，首先占領了比利時、盧森堡，在阿登壹線對法國發動進攻，很快突破了法國邊境防線，法軍迅速動員預備隊，通過鐵路和汽車投入戰場，9月初雙方進行馬恩河戰役，因俄國在東線發動進攻，德軍只得抽調部分兵力趕往東線，英法聯軍阻止了德軍速戰速決的打算。英法聯軍轉入反攻，德軍利用機槍、鐵絲網構築了野戰攻勢，英法聯軍正面進攻無法取得進展，便包抄德軍側翼，德軍也反過來包抄聯軍新產生的側翼，雙方不斷相互包抄將防線延申到海岸。10月德軍發動攻勢投入上百萬兵力進行正面強攻，聯軍則不斷在縱深構築防線，德軍始終無法取得決定性的突破，雙方不斷加強工事逐漸形成壹條穩定的戰線。在東線德奧和俄在廣闊的區域激戰，雙方投入的兵力有限，沒有形成西線的膠著態勢，1914年8月俄軍分兩路進攻東普魯士和波蘭的加裏西亞，德國陷入兩線作戰，9月北線俄軍被德軍擊潰，而在南線奧軍被擊敗。11月德軍協助奧軍阻止了俄軍的進攻。1914年戰爭爆發後日本就急不可待的對占領青島的德軍發動進攻，隨後又占領了同盟國屬的太平洋島嶼，1914年10月，土耳其參戰，襲擊俄黑海艦隊和港口，10月底土、俄在高加索展開激戰，至1915年土軍被擊退。同時英軍在阿拉伯人配合下在奪取了敘利亞的土耳其領地。
1914年8月，英國與德國艦隊開始在北海交戰，1915年2月，德國開始進行無限制潛艇戰，但迫於美國的壓力很快又停止了襲擊中立國船只。
1915年同盟國采用西守東功的方針，年初德軍在西線轉入防禦，4月英法聯軍反攻，德軍中使用了毒氣彈，隨後雙方大規模使用化學武器，同時配發防毒面具，化學武器就沒有發揮多大作用。9月聯軍再次發動攻勢，仍沒有取得進展，雙方恢復對峙。在東線，同盟國和俄國都計劃新的攻勢，2月，德奧搶先發動進攻，3月俄軍也發動進攻，形成犬牙交錯的戰線。夏季德軍抽調西線主力發動全面進攻，俄軍損失170萬人，退至本土防禦。在南線，1914年奧軍被塞爾維亞擊敗，1915年10月，保加利亞加入同盟國壹方對塞爾維亞宣戰，塞軍在兩線夾擊下很快失利，11月塞爾維亞被占領。同年5月，意大利加入協約國壹方對奧匈帝國宣戰，隨後對奧發動多次進攻，全部被奧軍擊敗。
1916年，德軍再次把重點轉移到西線，2月21日德軍集中優勢兵力發起凡爾登，起初法軍準備不足，德軍取得了壹定進展，很快援軍趕到，戰局又重現了1914年的景象，至9月2日，法軍擊退了德軍的進攻。為配合凡爾登防禦，6月24日，英法聯軍發動索姆河戰役，英法聯軍和德軍都使用飛機進行支援，並進行了大規模空戰，9月15日英軍首次投入坦克參戰，至11月戰役結束英法聯軍和以往壹樣損失慘重而毫無進展。1917年初協約國再次發動全線進攻，在6月的康布雷戰役中，英軍集中使用坦克在飛機的配合下發動突襲，取得了壹些戰果，但很快又被德軍擊退。1916年3月，俄軍在東線重新發動了攻勢，南路俄軍取得了壹些進展，1917年3月，俄國工人和士兵爆發起義，推翻沙皇，7月，俄軍繼續向奧軍進攻，9月德奧援軍趕到，發動裏加戰役，擊潰俄軍。11月7日，俄國布爾什維克領導工人士兵發動十月革命，推翻臨時征服，建立蘇維埃政權。12月，蘇俄退出帝國主義戰爭。1916年8月羅馬尼亞對奧宣戰，12月被同盟國占領，1917年6月希臘對同盟國宣戰。
1917年4月，美國參戰，很快組織遠征軍投入歐洲戰場，美國參戰後原本中立的拉美國家紛紛對同盟國宣戰，同年8月中國對德奧宣戰，並派遣近20萬勞工到歐洲修築工事。
1918年德國戰爭力量已近枯竭，為盡快結束戰爭3月起又進行了大規模進攻。3月21日起對英法聯軍連續發動進攻，至5月30日進至巴黎僅60公裏處，隨後美軍加入作戰，德軍有經驗的部隊再次耗盡，7月協約國轉入反攻。7月18日法軍在坦克和炮兵彈幕的掩護下發動反擊，空軍奪取了制空權，8～9月英軍和美軍在大量坦克和飛機的支援下連續發動亞眠戰役和聖米耶爾戰役，德軍瀕於崩潰。9月26日，西線協約國發動總攻，10月20日，德軍全線潰退。同年9月協約國在巴爾幹開始反攻。9月24日戰敗的保加利亞軍發生起義，29日保加利亞投降。同年6月奧軍對意大利發動了最後的攻勢，很快被意軍擊退，10月意軍發動反攻，30日奧軍防線崩潰，11月3日，奧匈帝國停戰，並很快解體。同壹天德國基爾水兵爆發起義，11月9日，德皇威廉二世退位，當天成立了社會主義***和國政權。爆發革命，後德國資產階級和容克地主集團為保住統治地位迅速向協約國求和，11月11日，雙方簽署了條件苛刻的停戰協定，德國交出所用殖民地和重武器。1919年1月28日，巴黎和會召開，經過長時間爭吵，6月28日簽定「凡爾塞和約」。德國被禁止重新武裝，領土被支解，並承擔巨額賠款。
戰後德國不滿「凡爾塞和約」的束縛，為新的世界大戰策源地形成積累了條件。這場戰爭削弱了英法等老牌帝國主義，美國成為壹流大國。日本、意大利等新興帝國主義國家也從德、奧的崩潰中撈足了好處。俄國爆發十月革命成立社會主義國家後，***產主義運動和殖民地解放運動蓬勃興起。壹戰前世界完成了第二次工業革命，科學技術空前發展，人類戰爭從平面發展到包括空中和水下的立體戰爭，戰爭樣式徹底改觀。