Obwohl er ein Mitglied der Hohenzollern, des deutschen Kaiserhauses, war, blieb Rumänien im Ersten Weltkrieg zunächst neutral und trat am 27. August 1916 mit einer Kriegserklärung an Österreich-Ungarn auf der Seite der Entente in den Konflikt ein. Weil er seinen Schwur hielt und gegen sein Geburtsland Deutschland Krieg führen sollte, erhielt Ferdinand von dem rumänischen Volk den Beinamen "„der Treue“". Seiner Frau, der Königin Maria, wird erheblicher Einfluss auf die Entscheidung Ferdinands zu Gunsten der Alliierten zugesprochen. Nach einer kurzen Offensive in Siebenbürgen wurde die rumänische Armee im September gezwungen, sich auf die Grenze an den Karpaten zurückzuziehen. Der Durchbruch an der Karpaten-Front gelang den deutschen und k.u.k. Armeen erst im November 1916. Kurz darauf besetzten Truppen der Mittelmächte die Walachei und Dobrudscha und im Dezember/Januar stabilisierte sich die Front auf der Linie Ostkarpaten-Vrancea-Galați. 1917 gelang es den deutschen und k.u.k. Truppen nicht, die Moldau-Front zu durchbrechen, da deren Offensive an Mărășești scheiterte. Nachdem Russland aus dem Krieg ausgeschieden war, schloss Ferdinand am 7. Mai 1918 mit den Mittelmächten den Frieden von Bukarest, dessen Bestimmungen aber unerfüllt blieben, weil Ferdinand sich weigerte, das von den Mittelmächten Rumänien aufgezwungene Abkommen zu unterzeichnen. Ein halbes Jahr später hatten die Mittelmächte den Krieg verloren. Das Ende des Krieges brachte Rumänien beträchtliche Gebietsgewinne: Am 15. Oktober 1922, nach der Vereinigung Siebenbürgens, Bessarabiens und der Bukowina mit dem rumänischen Königreich, wurde Ferdinand in der neu erbauten Krönungskathedrale in Alba Iulia zum König Großrumäniens gekrönt. Mit der kleinen Entente 1921 stellte Ferdinand das Land an die Seite der Tschechoslowakei und Jugoslawiens und mit der großen Entente 1926 an die Frankreichs.