Uborevich bắt đầu sự nghiệp quân sự của mình trong Chiến tranh thế giới thứ nhất với tư cách một khẩu đội trưởng, rồi sau đó là đại đội trưởng pháo binh trong Quân đội Hoàng gia Nga. Ông gia nhập Đảng Bolshevik vào tháng 3 năm 1917. Vào tháng 1 năm 1918, ông chỉ huy một đội Hồng vệ tại Belarus. Tháng 3 năm 1918, trong Chiến dịch Faustschlag, ông bị thương và bị quân Đức bắt, nhưng đã trốn thoát.