Au début de la Première Guerre mondiale, von Witzleben est adjoint de brigade dans le d'infanterie de réserve, il devient ensuite capitaine ("Hauptmann") et chef de compagnie dans le régiment d'infanterie de réserve 6 en octobre 1914. Il devient plus tard chef de bataillon dans le même régiment. L'unité de von Witzleben participe à la bataille de Verdun et se bat en Champagne et dans la Flandre. Il est blessé grièvement et on lui décerne la Croix de fer de et . Il est ensuite transféré à la division de formation de l'état-major et participe à la fin de la guerre en tant que premier officier d'état-major de la d'infanterie.