Al comienzo de la Primera Guerra Mundial, Witzleben sirvió como ayudante de brigada en la 19a Brigada de Infantería de Reserva antes de ser ascendido a Hauptmann y jefe de compañía en el Regimiento de Infantería de Reserva No. 6 en octubre de 1914. Más tarde, en el mismo regimiento, se convirtió en comandante de batallón. Su unidad luchó en Verdún, la Champagne
Región y Flandes, entre otros lugares. Fue gravemente herido y fue galardonado con la Cruz de Hierro, tanto de primera como de segunda clase. Después, fue enviado al entrenamiento del Estado Mayor y fue testigo del final de la guerra como Primer Oficial del Estado Mayor de la 121a División.