En 1913, Sosabowski fut incorporé dans l'armée austro-hongroise en tant que militaire conscrit. Après ses classes et sa formation d'élève gradé, il reçut le grade de caporal et servit au sein du Régiment d'Infanterie. Quand éclata la Première Guerre mondiale, il combattit avec son unité contre l'armée impériale russe notamment aux batailles de Rzeszów et de Gorlice. Pour son courage, il a reçu plusieurs médailles et obtenu notamment le grade de lieutenant. En 1915, il fut gravement blessé au combat et soigné, puis rappelé loin du front.