19世纪末20世纪初，资本主义由自由竞争阶段发展到了以垄断为特征的帝国主义阶段，各帝国政府为了获取最大的垄断利益，积极推行对外扩张和侵略政策，在世界各地以武力争夺殖民地，这导致了占据世界绝大部分殖民地的老牌殖民帝国英、俄、法和拥有殖民地相对较少的新兴帝国德、日、美之间的矛盾，新兴的帝国主义国家强烈要求瓜分老牌的帝国主义国家的殖民地。早在1882年5月，德国、奥匈帝国和意大利就在维也纳签订同盟条约，形成了侵略性的军事政治集团——同盟国。1892～1907年，老牌殖民帝国俄、法、英三国先后签订协约，形成了与同盟国相对立的协约国。两大军事集团的对立，加速了双方扩军备战和争夺战略要地的步伐。同时，由于资本主义国家周期性的经济危机和国内阶级矛盾的日益尖锐，各国政府纷纷扩军备战、寻找同盟，企图通过发动侵略战争来缓和国内阶级矛盾。
1912～1913年发生的巴尔干战争使欧洲大国关系失去了平衡，各帝国之间勾心斗角，第一次世界大战的苗头已现端倪，德国总参谋长毛奇曾经说：“我们已经准备好了，对于我们，战争越快越好。”1914年6月28日，一名年轻的塞尔维亚民族主义者在萨拉热窝开枪将奥匈帝国王储斐迪南大公射杀，德奥同盟有了向协约国寻衅的借口。一个月后，奥匈帝国对塞尔维亚宣战，8月，德、英、俄、法参战，第一次世界大战全面爆发。交战的一方为同盟国的德国和奥匈帝国以及支持它们的土耳其、保加利亚；另一方为协约国的英国、法国和俄国以及支持它们的塞尔维亚、比利时和日本等国。日本以1902年缔结的“英日同盟”为借口，于1914年对德宣战，并迅速占领了德国在中国山东的势力范围。原属同盟国的意大利，考虑到利害关系，1915年加入到协约国一方，中国等国也相继投入战争。
第一次世界大战爆发后，欧洲大陆首先点燃战火，然后战火迅速蔓延到近东、远东和非洲一些地区。其中欧洲战场是主要战场，由英、法、比军队同德军对抗的西线，俄国军队同奥匈、德国军队对抗的东线以及巴尔干战场和意大利战场组成。参战国还进行了多次海战，并把空军第一次用于实战。这次大战大体可分为三个阶段：
1914年为战争的第一阶段，一个接一个欧洲国家开始卷入战争，“灯光正在整个欧洲熄灭”，英国外交大臣格雷伯爵这样评论。战争一开始，德军按照“施里芬计划”，出动主力部队迅速占领了比利时，接着从北部侵入法国，法军节节败退，法国政府不得不匆匆忙忙迁都波尔多。9月，法军组织了反击德军的“马恩河战役”，迫使贸然南进的德军撤退，瓦解了德军的速决战略。至此，西线的交战双方开始修筑战壕，长期对峙，转入阵地战。
战争的第二阶段发生在1915～1916年。1915年，战争重心移至东线，在西线的英法联军基本上转入战略防御，以便养精蓄锐，恢复元气；俄军则按照协约国协调一致进攻的战略方针，为策应西线英法联军作战，对德军发动了大规模的夏季攻势，但遭惨败。俄国除军事上共伤亡250万人外，还丢失了15%的领土，损失了10%的铁路，失去了30%的工业，丧失了20%的平民人口。在海上，英德舰队在丹麦日德兰半岛西北海面遭遇，发生“日德兰海战”，双方都遭受严重损失，经此一役，直到大战结束，德国舰队始终都不敢再度冒险出战。事实上，如果英国战舰能够坚持到1915年3月19日，战争的局面可能早就改观，因为“我们以为英国人明天清晨会回来，如果他们回来，我们也许只能坚持几小时”，德国主要官员在报告中曾这样说。这年5月，原同盟国成员意大利在协约国许诺的土地面前转而对奥匈帝国宣战，到9～10月，整个东线也从运动战转为阵地战。
1916年，战争重心再次转到西线。在西线，从2月21日起，德法两国间展开了历时10个月的凡尔登战役，在这场被后来人们称为“绞肉机”、“屠宰场”和“地狱”的战争中，双方参战兵力众多、人员伤亡惨重，其中法军损失54.3万人，德军损失43.3万人。战役中，法军野战工事与永久工事相结合组织防御的经验成了战后各国修建要塞工事的依据。由于兵力不足，德军猛攻凡尔登不克，伤亡惨重，从此逐步走向失败。与此同时，英法联军为了减轻凡尔登所受的压力，对索姆河上德军的坚固防线发动猛烈进攻，史称“索姆河战役”。在这一阶段，战略主动权逐渐转移到协约国一方。
1917～1918年为战争的第三阶段。1917年，德国转入全面防御，俄国爆发“二月革命”和“十月革命”，退出了帝国主义战争；利用战争大发横财的美国借口德国潜艇袭击了美国的商船（“无限制潜艇战”）和德国密电墨西哥企图结成德墨反美联盟，于4月6日对德宣战，成了协约国在财政和军需方面的支柱和直接参战者，同时也使美国得以参与重新瓜分世界。1917年，西线主要有四五月间法军对德军发动的“尼维尔攻势”战役，不过由于德军早有准备，法军无功而返并引发了大规模骚乱。
1918年，德国在俄国退出战争后集结于西线，妄图在美军主力到达法国之前迫使英法屈服；英法则决定在西线固守阵地，待美军主力到达后发动总攻。9月26日，英法美联军发动总攻，9月29日保加利亚投降，10月30日土耳其投降，11月30日奥匈帝国投降。11月初，德国十一月革命爆发，德皇威廉二世退位，社会民主党组成临时政府，宣布成立共和国。11月7日，德国接受协约国提出的停战条件，退出德国在西线占领的全部土地和直到莱茵河为止的德国领土，解除德国全部海军武装，撤到中立国的港口。11日，《贡比涅森林停战协定》签订，德国宣布投降。历时4年3个月的第一次世界大战以协约国的胜利告终。
第一次世界大战历时4年多，有30多个国家、10多亿人口被牵扯到战争中，这场世界大战给各国人民带来了深重的苦难，各交战国共死伤3000多万人，被饥饿、疾病和战争夺走生命的人也超过1000万。这场战争推翻了4个国家，产生了7个新的国家。直接经济损失达1863亿美元，间接经济损失达1516亿美元。它一方面大大削弱了众帝国的力量，德国战败，割地赔款；奥匈帝国彻底瓦解；英法虽取得胜利，但在战争中元气大伤，受到削弱。惟有美国在战后大发其财，一举成为经济强国。
另一方面，这次世界大战促进了其他各国的革命运动。在俄国十月革命的影响下，资本主义国家的无产阶级革命运动和亚、非、拉的民族解放运动都出现了高涨的新局面，第一次世界大战对殖民地世界的影响不可避免地带来深刻的政治结果。美国黑人领袖杜波伊斯在1918年写下了以下这一有关即将到来的世界的非凡预测：
这场战争既是一个结局，也是一个开端。世界上较蒙昧的人们决不再仅仅占据他们以前所占据的地方。在他们所占据的地方，迟早将出现独立的中国、自治的印度、代议制的埃及、非洲人的而不仅仅是供他人进行商业剥削的非洲。从这场战争中，还将出现一个不受侮辱、有权选举、有权工作和有权生存的美国黑人民族。
法国驻印度支那总督于1926年这样写道：“这场用鲜血覆盖整个欧洲的战争……在距我们遥远的国度里唤起了一种独立的意识。……在过去几年中，一切都发生了变化。人们、观念和亚洲本身都在改变。”
第一次世界大战的经验，对军事学术的发展也产生了重大影响。战后出现的总体战、闪击战、坦克制胜论、空军制胜论等各种军事理论的出现，都是从不同角度总结大战经验的结果。
正如杜波伊斯所言，“这场战争既是一个结局，也是一个开端”。在战争结束后签定的各种分赃条约，虽然暂时调整了帝国主义战胜国之间的关系，但并没有消除它们之间的根本矛盾，这为第二次世界大战的爆发埋下了祸根。