На самом почетку Првог светског рата, Врангел је унапређен у чин коњичког капетана и дата му је команда над коњичким ескадроном. Дана 13. октобра 1914. постао је један од првих руских официра одликованих орденом Светог Ђорђа -{IV}- степена, највишим руским војним одликовањем. Децембра 1914. је унапређен у чин пуковника. У октобру 1915, Врангел је прекомандован на Југоисточни фронт, где је постављен за команданта 1. Пука Трансбајкалских козака. Јединица је била веома активна против Аустријанаца и Врангел се посебно истакао током Брусиловљеве офанзиве. Унапређен је у чин генерал-мајора у јануару 1917. и преузео је команду над 2. Бригадом Усиријске коњичке дивизије, која је јула исте године спојена са другим коњичким јединицима, да би сачинила Консолидовани коњички корпус. Врангел је у лето 1917. одликован Крстом Светог Ђорђа -{IV}- степена за одбрану линије на реци Збруч.