Tình cảm đặc biệt của Roosevelt đối với Hải quân dần dần phát triển và kéo dài suốt cuộc đời ông. Tại Bộ Hải quân, ông đã thể hiện tài năng lớn trong kỹ năng quản trị cũng như mau chóng học biết cách đàm phán với giới lãnh đạo Quốc hội và các bộ ngành khác trong chính phủ để vận động thông qua ngân sách. Ông là người nhiệt tình ủng hộ phương sách sử dụng tàu ngầm như là một loại công cụ hữu hiệu nhằm đối phó với hiểm họa bị tấn công bởi tàu ngầm Đức nhắm vào tàu thủy của phe Đồng minh: ông đề xuất việc xây dựng hàng rào thủy lôi ở Biển Bắc từ Na Uy đến Scotland. Năm 1918, Roosevelt đến thăm hai nước Anh và Pháp để thị sát các căn cứ hải quân của Mỹ tại đây; cũng là lần đầu tiên ông có cơ hội gặp gỡ với Winston Churchill. Khi Chiến tranh thế giới thứ nhất kết thúc tháng 11 năm 1918, Roosevelt được giao nhiệm vụ giải ngũ quân nhân mặc dù ông chống lại kế hoạch giải thể hoàn toàn lực lượng Hải quân. Tháng 7 năm 1920, vì vụ tai tiếng tình dục ở Newport xảy ra giữa các thủy thủ Hải quân và dân đồng tình luyến ái địa phương được đăng tải trên Thời báo New York và Nhật báo Providence, Roosevelt từ chức trợ tá Bộ trưởng Hải quân để ra tranh cử chức vụ Phó Tổng thống Hoa Kỳ.