Billy Mitchell
1917年2月、パナマに着任。1917年5月、アメリカの第一次世界大戦の参加が決めるとアーノルドはワシントンに呼び戻された。1917年6月17日、少佐に昇格。さらに1917年8月5日に大佐へ昇格。信号隊の航空部門で情報サービスを担当した。陸軍航空部が創設されると補佐部員（ assistant executive officer。1918年2月からはassistant director）として着任。1918年11月、アーノルドは終戦時にフランスへ航空活動の視察のため出張する。1919年帰国後にカリフォルニア州コロナドの航空業務監督、サンフランシスコのプレシディオ第9部隊航空将校を務める。1920年6月、アーノルドは大尉まで降格したが、翌月少佐まで昇進する。1922年10月、カリフォルニア州ロックウェルフィールドの司令に着任。1925年秋、ウィリアム・ミッチェルが反抗罪で裁かれた際に軍法会議でミッチェル側で証言した。アーノルドはミッチェルの航空戦略、空軍独立論の信念に共感していた。その後はカンザス州フォートライリーのマーシャルフィールド航空部隊の指揮へ回された。1928年、オハイオ州フェアフィールド航空基地の操縦術教練部に配属。指揮幕僚大学に入学。1931年、中佐昇進。第1航空団の本拠地であるカリフォルニア州マーチ基地に着任。