Während des Ersten Weltkrieges wurde Marcel Petiot im Januar 1916 in die Armee, in die französische Infanterie einberufen. Er wurde in der Schlacht an der Aisne verwundet, erlitt eine Gasvergiftung und wies weitere Symptome eines Nervenzusammenbruchs auf. Er wurde in verschiedene Erholungsstätten geschickt, wo er wegen Diebstahls von Armeedecken verhaftet wurde. Man sperrte ihn in Orléans ein. In einem psychiatrischen Krankenhaus in Fleury-les-Aubrais wurden bei Marcel Petiot erneut verschiedene Geisteskrankheiten diagnostiziert. Im Juni 1918 wurde er zurück an die Front geschickt. Nachdem er sich drei Wochen später selbst in den Fuß geschossen hatte, wurde er im September in ein anderes Regiment versetzt. Eine neue klinische Diagnose führte zu seiner Entlassung. Er erhielt infolgedessen eine Invalidenrente.