Partecipò alla Prima guerra mondiale come volontario nell'Arma di artiglieria e partecipò alle carneficine di Verdun e della Somme. Divenne poi ricognitore aereo nell'ambito della sezione aerea 202 dell'arma dell'artiglieria. Nel 1917 il suo aeroplano precipitò in Francia, fu catturato e per due anni fu internato come prigioniero di guerra. È stato da alcuni ipotizzato che nell'incidente aereo Ley avesse subito una forte commozione cerebrale; da allora infatti iniziò a manifestare una tendenza alla balbuzie e atteggiamenti imprevedibili e irrazionali, peraltro aggravati dalla smodata assunzione di alcol.