Första världskriget bröt ut 1914, och tillsammans med en del andra socialistiska partier ansåg Trotskij att det var ett orättfärdigt krig i imperialismens intressen. Han deltog i Zimmerwaldkonferensen 1915 och utvisades ur Frankrike till USA på grund av sin agitation mot världskriget. Under denna tid utvecklade Trotskij sin teori om den permanenta revolutionen. Han ansåg, till skillnad mot både Lenin och mensjevikerna, att en revolution i det efterblivna Ryssland skulle kunna starta revolutioner även i det industrialiserade Västeuropa.