La începutul Primului Război Mondial, Stepanović l-a înlocuit temporar pe șeful Marelui Stat Major, Radomir Putnik, care fusese reținut în Austro-Ungaria. El a fost responsabil de mobilizarea Armatei Sârbe și de efectuarea pregătirilor de război. După întoarcerea lui Putnik a preluat din nou comanda Armatei a 2-a. În timpul războiului Stepanović a condus unitățile militare sârbe care, după un marș forțat desfășurat pe parcursul a câtorva zile, au obținut victoria în Bătălia de pe Muntele Cer, învingând Armata a 5-a Austro-Ungară. Această bătălie a reprezentat prima victorie obținută de Aliați în război, iar Stepanović a fost avansat la gradul de mareșal. Armata a 2-a a obținut victorii în Bătălia de pe Drina și Bătălia de la Kolubara și a participat la operațiunile militare de apărare a Serbiei în anul 1915.