Sau khi Chiến tranh thế giới thứ nhất bùng nổ tháng 7 năm 1914, Malinovsky, khi đó mới chỉ 15 tuổi (chưa đủ tuổi nhập ngũ) đã trốn trong một chuyến tàu chở binh lính ra mặt trận. Tuy bị phát hiện nhưng ông vẫn thuyết phục được người chỉ huy nhận mình làm lính tình nguyện. Malinovsky bắt đầu cuộc đời binh nghiệp trong một khẩu đội súng máy chiến đấu trong các chiến hào. Tháng 10 năm 1915 ông nhận được chiếc huân chương đầu tiên, chiếc Thập tự thánh George hạng tư, cho thành tích tham gia đẩy lùi quân Đức, đồng thời được thăng cấp lên hạ sĩ. Ngay sau đó ông bị thương nặng và phải nằm viện vài tháng cho đến năm 1916. Sau khi lành lặn, ông được phái sang Pháp trong thành phần quân đội Đế quốc Nga chiến đấu ở mặt trận phía Tây. Tại đây nhờ thành tích chiến đấu dũng cảm, Malinovsky được phong trung sĩ và lại bị thương nặng ở tay trái. Sau Cách mạng tháng Mười, chính phủ Pháp giải tán các lực lượng vũ trang của Nga nhưng đề nghị một số tiếp tục chiến đấu cho đội quân lê dương của Pháp, trong số này có Malinovsky. Ông tiếp tục chiến đấu tại đây cho đến cuối chiến tranh và được tặng thưởng huân chương Chữ thập chiến tranh của Nhà nước Pháp.