Pada 1 Januari 1901 federasi enam koloni dibentuk setelah satu dasawarsa perencanaan, konsultasi, dan pemungutan suara. Persemakmuran Australia dibentuk dan menjadi dominion Imperium Britania pada 1907. Wilayah Ibu Kota Federal (kemudian diubah menjadi Wilayah Ibu Kota Australia) dibentuk pada tahun 1911 sebagai lokasi bagi ibu kota federal masa depan, Canberra. Melbourne pernah menjadi pusat pemerintahan sejak tahun 1901 sampai 1927 ketika Canberra dibangun. Hak dan tanggung jawab pengelolaan Teritorial Utara dialihkan dari pemerintah Australia Selatan kepada parlemen federal pada tahun 1911. Pada tahun 1914, Australia bergabung dengan Britania pada Perang Dunia I, dengan dukungan dari Partai Liberal yang demisioner, dan Partai Buruh yang baru memulai tugasnya. Bangsa Australia turut serta dalam banyak perang besar, misalnya dalam Barisan Barat. Dari 416.000 yang ditugaskan, kira-kira 60.000 terbunuh, dan 152.000 luka-luka. Banyak orang Australia menganggap kekalahan Korps Tentara Australia dan Selandia Baru (ANZAC) dalam Gallipoli sebagai kelahiran bangsa—aksi militer besar pertama. Kampanye Jalur Kokoda dipandang oleh banyak pihak sebagai analogi bangsa-terhadap apa yang terjadi dalam Perang Dunia II.