Au début de la Première Guerre mondiale, en , Brauchitsch a atteint le grade de capitaine et a été nommé officier d'état-major du XVIe corps d'armée stationné près de Metz. Pendant la Première Guerre mondiale, il a servi avec la 34e Division d'Infanterie et le Corps de Réserve de la Garde. En 1916, il participe à la bataille de Verdun. Dans les deux années restantes du conflit, Brauchitsch a participé à la troisième bataille de l'Aisne, la bataille d'Armentières et l'offensive du Printemps. Brauchitsch reçut la 1ère classe de la Croix de fer et l'Ordre de la maison de Hohenzollern, et termina la guerre avec le grade de major.