1913 und 1914 beteiligte sich Balsan als Volontär an militärischen Operationen in Marokko unter der Führung General Gourauds. Im Ersten Weltkrieg war er der VI. Armee unter General Maunoury zugeordnet und gehörte zu der Gruppe von Aufklärungsoffizieren, die die Richtungsänderung der deutschen 1. Armee unter General von Kluck zu Beginn der Ersten Schlacht an der Marne beobachtete. Später war er im Gespräch für die Führung der Escadrille La Fayette. Am Ende des Krieges leitete er als Oberstleutnant die "Mission française aéronautique" in London.