In de eerste jaren van de twintigste eeuw maakte Bernheim snel promotie en hij had de rang van luitenant-kolonel ten tijde van de Duitse inval in België op 4 augustus 1914. Hij verkreeg de bevelvoering over de derde brigade gedurende het Beleg van Antwerpen en onder zijn leiding vocht deze eenheid later rond de Nete. In november 1914 werd Bernheim bevorderd tot generaal-majoor en begin 1915 verkreeg hij het bevel over de 1e Divisie van het leger, die belast was met een deel van het front dat was ontstaan na de Slag om de IJzer. Bernheim raakte in september 1915 ernstig gewond door een granaatinslag tijdens een troepeninspectie, maar was na slechts twee maanden alweer op zijn post. In 1916 verkreeg Bernheim de rang van luitenant-generaal. In september 1918 kreeg hij het bevel over drie divisies, die samen een Belgisch antwoord moesten formuleren in het kader van het Honderddagenoffensief tegen de Duitsers.