V říjnu 1914 převzal velení nad 20. pěší divizí, jež byla rozmístěna kolem města Arras. V té době byl dočasně povýšen na divizního generála. Divizi vedl až do září 1915, kdy mu bylo svěřeno velení 10. armádního sboru. S ním byl nasazen v oblasti Argonne, a to až do poloviny roku 1916. Poté se s ním zúčastnil bitvy na Sommě. V březnu 1917 byl pověřen velením čtvrté armády, se kterou se účastnil Nivellovy ofenzívy. V červnu se stal velitelem první armády. Na podzim roku 1917 se s první armádou podílel na ofenzívě v třetí bitvě u Yper, ve které pomáhal britskému expedičnímu sboru a chránil severní bok Yperského oblouku. Anthoine nakonec sloužil jako náčelník štábu, post však musel v květnu 1918 po neúspěšné třetí bitvě na Aisně opustit.