По избијању Првог светског рата Румунија је остала неутрална колебајући се између Антанте и Централних сила. Већина водећих политичара и јавно мњење било је на страни Антанте која је Румунији гарантовала припајање Трансилваније и делова Баната и Буковине док је за учешће на страни Централних сила Румунија могла добити само руски део Бесарабије. Катастрофални пораз Аустријанаца на Источном фронту (Брусиловљев продор) прекинуо је колебање. Румунија 17. августа са Антантом потписује уговор о савезу и војну конвенцију, а десет дана касније објављује рат Аустро-Угарској и Немачкој. Чекајући резултат руске офанзиве у Галицији (1916) Румунија је закаснила са уласком у рат неколико месеци. Руска офанзивна снага била је већ малаксала. И поред почетних успеха румунске офанзиве, аустријска 1. армија и немачка 9. армија, уз помоћ бугарске 3. армије, прелазе у контраофанзиву и одбацују румунски корпус код Сибијуа. До почетка децембра заузата је Влашка (са Букурештом), Добруџа и део Молдавије. Румунска влада пребацила се у Јаши. У операцијама 1916. године румунска војска изгубила је око 250.000 људи и две трећине територије. Следеће године у Румунију пристижу руска појачања. Јануара 1918. године румунска војска посела је Бесарабију, а 7. маја је са Централним силама у Букурешту потписан мир којим је Румунија изгубила део територије (са 500.000 становника). Почетком новембра Румунија поново пристаје уз Антанту. У бици на Тиси против Совјетске републике Мађарске (20-26. јул 1919) румунске снаге поразиле су мађарску реакционарну армију, а 4. септембра улазе у Будимпешту. Ту се задржавају одређено време и мађарску територију напуштају марта 1920. године. Сен-Жерменским и Тријанонским споразумом Румунија је добила Буковину, Трансилванију и источни Банат, а Нејиским миром јужну Добруџу. Територија Румуније повећала се на са 137.000 на 294.800 km², а број становника са 7 900 000 на 17 300 000.