В 1914 году, после начала Первой мировой войны, несмотря на освобождение по состоянию здоровья, он добровольцем отправился на фронт в действующую армию (в своем дневнике он писал: «Близость смерти наполнит мою жизнь светом»"," а позже одному из друзей он объяснил свое стремление попасть на фронт желанием самоубийства). В марте 1916 года он был направлен в боевую часть на передовой линии русского фронта в составе 7-й австрийской армии, где его подразделение участвовало в самых тяжелых боях, защищаясь от наступления Брусилова. На протяжении всей войны Витгенштейн поддерживал переписку с Бертраном Расселом; то есть, будучи офицером австро-венгерской армии, переписывался с поданным враждебного государства: работа над решением логических проблем была для него куда важнее политики или патриотизма. За время боевых действий и пребывания в лагере для военнопленных Витгенштейн практически полностью написал «Логико-философский трактат», в последствии ставший одним из самых значительных произведений для философии XX века. Ненадолго вернувшись с фронта летом 1918-го, Витгенштейн предпринял попытку опубликовать «Трактат», но издательство отказалось печатать книгу. Он вернулся на итальянский фронт, где в ноябре 1918 попал в плен.