Al estallar la Primera Guerra Mundial, Guderian se desempeñó como oficial de comunicaciones y comandante de una estación de radio. En noviembre de 1914, fue ascendido a teniente primero. Entre mayo de 1915 y enero de 1916, estuvo a cargo de la inteligencia de señales para el 4.º Ejército. Luchó en la Batalla de Verdún durante este período y fue ascendido a capitán el 15 de noviembre de 1915. Luego fue enviado a la 4ª División de Infantería antes de convertirse en comandante del 2.º Batallón de Infantería del 14.º Regimiento. El 28 de febrero de 1918, fue nombrado miembro del Estado Mayor del cuerpo de inteligencia del ejército, donde se especializó en telecomunicaciones.Terminó la guerra como oficial de operaciones en la Italia ocupada. No estaba de acuerdo con que Alemania firmara el armisticio de 1918, creyendo que el Imperio alemán debería haber continuado la lucha.