Am 13. Juni 1917 wurde Cates in den aktiven Dienst bestellt und dem "6. US-Marineinfanterieregiment" in Port Royal, South Carolina zugeteilt. Im Januar des folgenden Jahres wurde sein Platoon nach Frankreich verlegt. Der junge Lieutenant kämpfte nun während des Ersten Weltkrieges mit seiner Division bei Bouresches, Belleau Wood und Soissons, sowie in der Schlacht von St. Mihiel und während der Meuse-Argonne-Offensive. Während des Einsatzes in Frankreich wurde nach der Führung eines Platoon auch als Kommandeur einer Kompanie und eines Bataillons eingesetzt. Er wurde mehrfach verwundet und überstand nur knapp deutsche Gasangriffe. Neben der Beförderung zum Captain wurde er unter anderem auch mit dem "Navy Cross", dem "Purple Heart" und dem "Silver Star" ausgezeichnet. Die französische Regierung ehrte Cates mit dem Kreuz der Ehrenlegion und dem "Croix de guerre".