След началото на Първата световна война Манерхейм командва бригадата срещу австро-унгарски и румънски части. В края на 1914 г. получава Георгиевски кръст 4-та степен, а на следващата година е назначен за командващ 12 конна дивизия. По време на отпуск в началото на 1917 г. той пътува до Финландия и Петербург, където става свидетел на Февруарската революция. През април е повишен в генерал-лейтенант и малко по-късно оглавява 6 конен корпус. Въпреки това той не се ползва с доверието на новото правителство и през септември, докато е в отпуск по болест в Одеса, е уволнен от армията по негово желание.