Vuonna 1909 Milankovićista tuli soveltavan matematiikan professori Belgradin yliopistoon. Pian hänen muutettuaan Belgradiin syttyi ensin Balkanin sota ja sitten ensimmäinen maailmansota, jonka aikana juuri avioitunut Milanković joutui internoiduksi ensin Nezsideriin ja myöhemmin Budapestiin, mutta hän sai työskennellä Budapestin kirjastossa. Milankovićia alkoi kiinnostaa sovellusalueena meteorologia, etenkin Auringon säteilyn vaikutus Maan ilmastoon. Hän julkaisi ensimmäisen artikkelinsa aiheesta vuonna 1920.