Im Ersten Weltkrieg fungierte Wilson zuerst als Assistent und dann als Stellvertreter von Sir Percy Cox, dem verantwortlichen politischen Offizier für Mesopotamien. Er nahm an mehreren Gefechten des Feldzugs in Mesopotamien teil und gewann hier den Distinguished Service Order. Ab dem Sommer 1918 vertrat er Cox als amtierender Zivilkommissar in Bagdad, nachdem jener nach Persien versetzt wurde. Wilsons Ziel war es, eine direkte Verwaltung der vormals osmanischen Provinzen Bagdad, Basra und Mossul unter der Oberhoheit der britisch-indischen Regierung zu etablieren. In einem von November 1914 datierenden Brief an den Parlamentarier Charles Yate hatte er seine Vision für das Land geschildert: Es sollte nach dem siegreichen Kriegsende als Ansiedlungsgebiet für muslimische Inder dienen und somit in gewisser Weise das muslimische Element in Indien für die Kriegsbeteiligung entschädigen. Wilson stand auch in engem Briefkontakt mit Arthur Hirtzel, dem Sekretär der politischen Abteilung im Londoner India Office, dem er Anfang 1919 mitteilte, er betrachte sich als zuständig für das gesamte britisch besetzte Gebiet von der indischen Grenze westwärts bis an die Grenze Syriens. Die anglo-französische Erklärung vom 7. November 1918, die den Völkern des Nahen Ostens freie Wahl ihrer Regierung in Aussicht stellte, betrachtete er als absurd. Er war jedoch gezwungen, sich den politischen Vorgaben aus London zu beugen und hielt Anfang 1919 eine Art Referendum über die Zukunft des Landes ab. Im Frühjahr desselben Jahres besuchte er die Pariser Friedenskonferenz, wo er die von T. E. Lawrence begleiteten arabischen Delegierten um Yasin al-Hashimi mit seiner Ablehnung von deren Plänen für die Zukunft des Zweistromlandes vor den Kopf stieß, und London, wo er vor dem "Eastern Committee" vortrug.