Après l'École supérieure de guerre de Bucarest, Antonescu devient officier de l'armée de terre pendant la deuxième guerre des Balkans et la Première Guerre mondiale, où la Roumanie combat aux côtés de la France et du Royaume-Uni. Il s'y distingue par son courage au combat, son énergie (il est surnommé « le chien rouge ») et son sens de la logistique. Il devient alors chef de la section opérations du Grand quartier général.