10 sierpnia 1914 wstąpił do Legionów Polskich. Otrzymał dowództwo tworzonego II plutonu 2 szwadronu Legionów. Z jednostką przeszedł kampanię karpacką. 29 września został mianowany chorążym, a 30 listopada 1914 – podporucznikiem kawalerii. Na początku maja 1915 roku Dunin-Borkowski został skierowany do Zdani koła Radomska, gdzie powierzono mu organizację 5 szwadronu kawalerii, nad którym objął dowództwo. Po śmierci rot. Zbigniewa Dunina-Wąsowicza w szarży pod Rokitną, Józef Dunin-Borkowski powrócił do 2 szwadronu. 9 sierpnia 1915 został mianowany porucznikiem. W tym samym miesiącu wrócił do 2 pułku ułanów na stanowisko dowódcy 5 szwadronu. W lipcu 1917, po kryzysie przysięgowym, służył w Polskim Korpusie Posiłkowym. Został mianowany dowódcą 2 pułk ułanów Legionów Polskich. W czasie bitwy pod Rarańczą dostał się do niewoli austriackiej gdzie przebywał do 29 września 1918 roku. Był internowany w obozie w Huszt na Węgrzech.