Po vypuknutí první světové války sloužil v Brusilovově armádě na východní frontě. V roce 1915 byl povýšen na generála. Vedl vojsko během Brusilovovy ofenzívy v roce 1916 do Rumunska. Během Únorové revoluce se Děnikin neúspěšně pokusil o sesazení svého nadřízeného v armádě. Za tento čin byl uvězněn.