Après son retour en France, le général Foch lui confie le commandement de la armée du au . Il perce le front à deux reprises d'abord courant septembre 1918 près de Reims à la poursuite des Allemands (repli vers la ligne Hindenburg) et ensuite le quand il franchit la Vesle près de Jonchery. Le , au moment où les Empires centraux s'effondrent et où les troupes allemandes se retirent de Roumanie qui reprend les armes le 10 novembre, Berthelot est envoyé en mission dans ce pays, moins pour une nouvelle offensive alliée que pour contenir la pression révolutionnaire en Bessarabie et en Hongrie où, avec des contingents roumains et français, il crée le l'armée du Danube, avec laquelle il contribue à empêcher la République soviétique d'Odessa d'entrer en Moldavie (1918) et à défaire les Hongrois bolchéviks lors de la guerre hungaro-roumaine de 1919.