Charleroin taistelussa 23.–24. elokuuta 1914 Franchet d’Espèrey puolusti hyökkäävästi ja menestyksekkäästi Ranskan viidennen armeijan oikeaa siipeä. Tämän ansiosta hänet ylennettiin 3. syyskuuta viidennen armeijan komentajaksi kenraali Charles Lanrezacin tilalle. Franchet d’Espèrey komensi viidettä armeijaa ensimmäisessä Marnen taistelussa syyskuussa 1914 sekä ensimmäisessä Aisnen taistelussa. Maaliskuussa 1916 hänet ylennettiin itäisen armeijaryhmän ja tammikuussa 1917 pohjoisen armeijaryhmän komentajaksi. Saksalaisten keväällä 1918 toteuttaman suurhyökkäyksen yhteydessä Franchet d’Espèreyn yrittämä ”puolustus syvyyssuunnassa” epäonnistui, ja saksalaiset saavuttivat voiton Chemin des Dames -tiellä kolmannessa Aisnen taistelussa. Tämän seurauksena hänet siirrettiin toukokuussa 1918 vähempiarvoisena pidettyyn tehtävään, komentamaan monikansaisia ympärysvaltojen joukkoja Salonikan rintamalle Makedoniaan.