Aan het begin van de Eerste Wereldoorlog diende Witzleben als brigadeadjudant in de 19e Reserve Infanterie Brigade voordat hij in oktober 1914 werd gepromoveerd tot Hauptmann en compagniechef in het Reserve Infanterie Regiment nr. 6. Later, in hetzelfde regiment, werd hij bataljoncommandant. Zijn eenheid vocht in Verdun, de Champagne
regio en Vlaanderen, onder andere. Hij werd zwaar gewond en kreeg het IJzeren Kruis, zowel eerste als tweede klasse. Vervolgens werd hij naar de General Staff training gestuurd en was hij getuige van het einde van de oorlog als eerste General Staff Officer van de 121ste divisie.