Doch die erhofften schnellen militärischen Erfolge gegen Österreich-Ungarn stellten sich nicht ein. Stattdessen entwickelte sich in den Alpen ein zermürbender Stellungskrieg, der anstelle von Geländegewinnen hohe Verluste auf beiden Seiten brachte. Viktor Emanuel verließ Rom, um als nomineller Oberbefehlshaber der Streitkräfte im Hauptquartier und an der Front präsent zu sein. Die Führung der militärischen Operationen überließ er allerdings seinen Generalstabschefs Luigi Cadorna und ab 1917 Armando Diaz. Als nach einer erfolgreichen Offensive der Mittelmächte (Zwölfte Isonzoschlacht) und dem anschließenden Zusammenbruch der italienischen Front am Isonzo im Oktober 1917 eine militärische Katastrophe drohte, rief Viktor Emanuel sein Volk zum nationalen Verteidigungskrieg auf. Um die Niederlage des Bündnispartners zu verhindern, mussten französische und amerikanische Truppen als Unterstützung entsandt werden. Erst im Zuge der inneren Auflösung Österreich-Ungarns im Oktober 1918 gelang der italienischen Armee in der Schlacht von Vittorio Veneto ein entscheidender Sieg, der am 3. November 1918 zum Waffenstillstand von Villa Giusti führte. Aufgrund dieses Erfolges genoss Viktor Emanuel im Volk eine unangefochtene Stellung als Autorität und erhielt die Beinamen „Re Soldato“ (Soldatenkönig) oder „Re vittorioso“ (Siegreicher König).