Na začiatku prvej svetovej vojny Witzleben slúžil ako brigádny adjutant v 19. rezervnej pešej brigáde, kým nebol v októbri 1914 povýšený na kapitána a veliteľa roty v rezervnom pešom pluku č. 6. Neskôr sa v tom istom pluke stal veliteľom praporu. Jeho jednotka bojovala v Verdune, v Champagne
region a Flanders, okrem iného. Bol vážne zranený a bol ocenený železným krížom prvej aj druhej triedy. Neskôr bol poslaný na výcvik generálneho štábu a bol svedkom konca vojny ako prvý generálny štábny dôstojník 121. divízie.