Ikke lenge etter hjemkomsten til England reiste Atkinson på en medisinsk ekspedisjon til Kina for å undersøke parasittisk flatorm som forårsaket sneglefeber blant britiske sjøfolk, men etter utbruddet av krigen meldte han seg til aktiv tjeneste og ble sendt til Gallipoli for å undersøke flueoverførte sykdommer. Her pådro seg plevritt og ble liggende på sykehus. I 1916 tjenestegjorde han på Vestfronten og kjempet i slaget ved Somme, noe han mottok Distinguished Service Order for. I september 1918 ble han alvorlig skadet i en eksplosjon ombord i HMS «Glatton» i Dover havn.