На початку Першої світової війни Вальтер Модель обіймав посаду ад'ютанта 1-го батальйону свого 52-го піхотного полку, що входив до складу 5-ї піхотної дивізії. Дивізія брала участь у бойових діях на Західному фронті. У 1915 році він був двічі поранений біля Аррасу. В жовтні Модель отримав Залізний хрест першого ступеня. Незабаром здібностями відважного офіцера зацікавився особисто командир дивізії, який, не зважаючи на побоювання з приводу його клопотання за «незручного за походженням підлеглого», порекомендував Моделя на посаду офіцера німецького генерального штабу. Серед іншого, це означало, що Модель зміг взяти участь лише у початковій стадії кривавої битви під Верденом і уникнути бійні в ході битви на Соммі, в якій його дивізія брала найактивнішу участь і зазнала серйозних втрат.