All'inizio della prima guerra mondiale, Witzleben prestò servizio come aiutante di brigata nella 19a Brigata di fanteria di riserva prima di essere promosso a Hauptmann e capo compagnia nel Reggimento di fanteria di riserva n. 6 nell'ottobre del 1914. Più tardi, nello stesso reggimento, divenne comandante di battaglione. La sua unità ha combattuto a Verdun, la Champagne
Regione e Fiandre, tra gli altri luoghi. Fu gravemente ferito e fu insignito della Croce di Ferro, sia di prima che di seconda classe. Successivamente, è stato inviato all'addestramento dello Stato Maggiore e ha assistito alla fine della guerra come primo ufficiale dello Stato Maggiore della 121a divisione.