Årene 1914–1915 var Bülow på nytt Tysklands ambassadør i Roma, denne gang med det uttalte oppdrag å overtale Italia til å slutte seg til sentralmaktene. Men han mislyktes med dette, og i april 1915 gikk Italia inn i første verdenskrig på de alliertes side. Bülow anså imidlertid at han hadde fått et håpløst oppdrag.