Visszatért az Egyesült Államokba, mint a Watertown Arsenal parancsnoka, 1914 végén ismét Európába utazott, mint amerikai katonai megfigyelő a német hadseregnél hat hónapig. Most már ezredes hadnagy, 1915 májusa és 1916 júniusa között ismét a Közös Fegyver-hamisító Testülettel dolgozott. Nyolc hónapot töltött a hadsereg déli részlegének fegyverrendelő tisztjeként a rendszeres hadsereg és a Nemzeti Gárda egységének a büntető expedícióra való mozgósítása során.
1917. február végén Washingtonba hívták, hogy legyen a fegyverzet főnökének a helyettese. Az amerikaiak első világháborúba való belépésével 1917 áprilisában Franciaországba utazott, mint az amerikai expedíciós erők fő fegyverzet-tisztje. Williams tizenegy hónapot töltött ott, amely alatt két fokozatban előléptették a tábornok rangjára.