У марту 1914. год. прекомандован је у штаб генерала Жофра. На почетку Првог светског рата, Гамлен је учествовао у изради плана који је довео до француске победе у првој бици на реци Марни. Унапређен је у потпуковника и борио се у Алзасу на реци Линге и касније на реци Соми. Постао је пуковник у априлу 1916. год., а захваљујући добрим резултатима на терену, за мање од осам месеци унапређен је у чин бригадног генерала. Командовао је 11. пешадијском дивизијом од априла 1917. године, па све до краја Првог светског рата. У области Нион демонстрирао је префињене тактичке способности освајајући територију без непотребних људских жртава (што је било веома нетипично за високе француске официре у Првом светском рату).