V začetku leta 1917 je Wilsonov kongres zaprosil za napoved vojne Nemčiji potem, ko je uvedel politiko neomejenega podmorskega vojskovanja, in Kongres je to upošteval. Wilson je predsedoval mobilizaciji v vojnem času, vendar je večino svojih prizadevanj posvetil zunanjim zadevam in razvil Štirinajst točk kot osnovo za povojni mir. Potem ko je Nemčija novembra 1918 podpisala premirje, so Wilson in drugi zavezniški voditelji sodelovali na pariški mirovni konferenci, kjer se je Wilson zavzel za ustanovitev večstranske organizacije, na svojo "štirinajsto točko". Nastala Liga narodov je bila vključena v Versajsko pogodbo in druge pogodbe s poraženimi centralnimi silami, vendar Wilson pozneje ni mogel prepričati senata, naj ratificira to pogodbo ali ZDA dovoli vstop v ligo. Wilson je imel med konferenco bolezen, nekateri strokovnjaki pa menijo, da je bila vzrok španska gripa. Wilson je oktobra 1919 doživel hudo možgansko kap in je bil do konca mandata pogosto zelo bolan. Leta 1921 se je upokojil z javne funkcije in umrl leta 1924. Znanstveniki so Wilsona na splošno uvrstili med najboljše ameriške predsednike, čeprav je bil deležen močnih kritik, ker je podpornik rasne segregacije in prevlade belcev.