1914: ultimatum, Cer i Kolubara
Posle Sarajevskog atentata Austrougarska je Srbiji uputila ultimatum. Srbija je prihvatila gotovo sve zahteve, ali je odbila da austrougarski organi vode istragu na njenoj teritoriji, pa joj je Austrougarska 28. jula 1914. (po gregorijanskom kalendaru) objavila rat. Kralj Petar I je u junu 1914. preneo vlast na sina Aleksandra, koji je kao regent vladao tokom rata; vladu je predvodio Nikola Pašić, a štab Vrhovne komande vojvoda Radomir Putnik. U Cerskoj bici u avgustu 1914. Druga armija Stepe Stepanovića porazila je austrougarsku vojsku i proterala je iz Srbije; to se smatra prvom savezničkom pobedom u ratu, a Stepanović je postao vojvoda. U Kolubarskoj bici (novembar–decembar 1914) Prva armija Živojina Mišića, odmorena i snabdevena artiljerijskom municijom, krenula je u protivnapad, neprijatelj je proteran, a Beograd oslobođen; Mišić je unapređen u vojvodu. Švajcarski kriminolog Arčibald Rajs prikupljao je u Mačvi dokaze o zločinima austrougarske vojske nad civilima, a njegovi izveštaji postali su važan istorijski izvor.
1915: Niška deklaracija, tifus i povlačenje
Vlada i Narodna skupština preselile su se u Niš, koji je postao ratna prestonica. Decembra 1914. (po novom kalendaru) vlada je pred skupštinom iznela Nišku deklaraciju, kojom je za ratni cilj proglašeno oslobođenje i ujedinjenje Srba, Hrvata i Slovenaca. Početkom 1915. Srbiju je pogodila epidemija tifusa; pomogle su strane medicinske misije, a od tifusa je umrla slikarka Nadežda Petrović, koja je bila dobrovoljna bolničarka. U jesen 1915. Srbiju su sa severa napale Austrougarska i Nemačka, a s istoka Bugarska, koja je ušla u rat na strani Centralnih sila. Beograd je branio odred majora Dragutina Gavrilovića. Da bi sačuvali vojsku i državne ustanove, vojska, kralj i vlada povukli su se preko Crne Gore i Albanije do Jadranskog mora; to povlačenje, od kraja 1915. do početka 1916, naziva se Albanska golgota. Kod Mojkovca je početkom januara 1916. (po novom kalendaru) crnogorska vojska serdara Janka Vukotića štitila povlačenje srpske vojske. Posle kapitulacije početkom 1916. Crnu Goru je okupirala Austrougarska.
Krf i Solunski front
Saveznički brodovi prevezli su srpsku vojsku na grčko ostrvo Krf, gde se oporavila, a na Krfu su do 1918. bile vlada i Narodna skupština. Na čelo štaba Vrhovne komande 1916. došao je Petar Bojović. Iste godine srpska vojska prebačena je na Solunski front, severno od Soluna, gde se borila zajedno sa saveznicima, i u septembru 1916. zauzela vrh Kajmakčalan. Na Krfu su 1917. srpska vlada (Nikola Pašić) i Jugoslovenski odbor (Ante Trumbić), koji je okupljao političare Južnih Slovena iz Austrougarske, potpisali Krfsku deklaraciju. Ona je predviđala ustavnu i parlamentarnu monarhiju pod dinastijom Karađorđević, uz ravnopravnost tri imena, dva pisma i tri vere.
Okupacija, Toplički ustanak i proboj fronta
Okupirana Srbija bila je podeljena na austrougarsku i bugarsku okupacionu zonu. Okupacione vlasti uvele su vojnu upravu, internirale deo stanovnika u logore, uvodile prinudni rad i oduzimale hranu i stoku. U Toplici, u bugarskoj zoni, izbio je u februaru 1917. Toplički ustanak; jedan od povoda bila je prisilna mobilizacija u bugarsku vojsku, a ugušen je već u martu iste godine. Proboj Solunskog fronta počeo je 15. septembra 1918. (po gregorijanskom kalendaru), kada je na čelu štaba Vrhovne komande bio vojvoda Živojin Mišić. Bugarska je krajem septembra potpisala primirje, a srpska vojska oslobodila je Beograd 1. novembra 1918. (po gregorijanskom kalendaru). U ratu su se istakle i Milunka Savić, vojnik odlikovana za hrabrost, i Britanka Flora Sends, bolničarka pa oficir srpske vojske. Uspomenu na stradale vojnike čuvaju Zejtinlik, srpsko vojničko groblje u Solunu, i Plava grobnica, more kod ostrva Vido pored Krfa.