Han var innrullert i hæren i Østerrike under den første verdenskrigen fra mars 1915 til 1918. Han deltok i kampene mot italienske styrker langs Isonzo-elven, der ble han frostskadet og sendt til sykehus i Zagreb før han igjen deltok ved fronten. Rosbaud ble dekortert for heltemot. Noen dager før den store våpenhvilen overga Rosbauds avdeling seg til britiske styrker, han ble krigsfange og satt internert blant annet i Castello Baia på Amalfi-kysten. Han skrev selv at de britiske soldatenes høflige og korrekte behandling av krigsfangene var «opprinnelsen til min langvarige anglofili». Etter krigen ble han sluppet fri og bodde en periode sammen med i broren Hans i Alexander Friedrich von Hessens palass ved Østersjøen (Panker-godset i Holsteinische Schweiz). Paul og Hans Rosbaud kjente ikke sin biologiske far og for å komme «rasepolitiet» i Hitler-Tyskland i forkjøpet fikk Paul laget en falsk attest på sine ariske aner av en gammel venn i Graz.