Im Ersten Weltkrieg diente Karbyschew in der 8. Armee von General Brussilow und nahm an der Belagerung von Przemyśl teil. Für seine Tapferkeit wurde er mit dem Orden der Heiligen Anna ausgezeichnet und zum Oberstleutnant befördert. 1916 nahm Karbyschew an der Brussilow-Offensive teil.