Durant la Grande Guerre, il commande le 20e Corps d'Armée de Nancy, appartenant à la IIe Armée du général de Castelnau. Le 14 août, pendant la bataille de Lorraine, son corps avança vers la ligne Sarrebourg-Morhange, subissant de lourdes pertes. La déroute du 15e Corps à sa droite le contraignant, cependant, à la retraite. Foch parvint cependant à bien gérer la situation en couvrant la retraite de Nancy et en contre-attaquant, empêchant les Allemands de traverser la Meurthe.
C'est pour ses actes qu'il fut choisi pour commander la IXe Armée lors de la bataille de la Marne. Il coordonne les armées britanniques, françaises et belges durant la course à la mer. Avec le chef de l'état-major, Maxime Weygand, Foch dut gérer la retraite de la Marne, alors qu'il venait à peine d'être nommé à son poste. Il aura alors ces mots restés célèbres : « Pressé fortement sur ma droite, mon centre cède, impossible de me mouvoir, situation excellente, j'attaque. ». Sa contre-attaque était la mise en pratique d'idées qu'il avait développées en tant qu'enseignant, elle lui permit de mettre un terme à l'offensive de l'armée allemande. Ce succès lui valut une nouvelle promotion et le 4 octobre, il fut nommé commandant-en-chef adjoint, de la zone Nord, avec le général Joffre. Le 13 octobre, les Allemands lancèrent une nouvelle offensive, contenue au prix de pertes très lourdes ; situation qui se reproduisit à nouveau lors de la première bataille d'Ypres. À chaque fois, Foch parvenait à sortir les troupes françaises de situations très difficiles.
À l'origine de la bataille de l'Artois (1915) et de celle de la Somme (1916) il tombe en disgrâce provisoire, conséquence de sanglants échecs. En décembre 1916, Joffre le relève du commandement de l'armée et l'envoie en Italie. Joffre sera lui-même limogé quelques jours plus tard.
Quelques mois plus tard, après l'échec du général Nivelle, Philippe Pétain le remplace en tant que nouveau commandant en chef le 10 mai 1917 et aidera par la suite Foch à revenir en France et à réintégrer son poste.
A la parution en librairie du "Mémorial" de Foch, Clemenceau a eu sur lui ce mot : "Il se prend pour Napoléon (...)Il y a du César dans le maréchal. Enfin, un César passé par l'Ecole de Guerre" (Gilbert Prouteau, "Le Dernier Défi de Georges Clemenceau" France-Empire, 1979, p.257)
Le 26 mars 1918, il est nommé commandant-en-chef du front de l'Ouest, avec le titre de Généralissime, son rôle étant de coordonner les actions des armées alliées. Bien qu'il eût été surpris par l'offensive allemande au Chemin des Dames, il parvient à bloquer les dernières offensives allemandes de l'année 1918. Le 6 août 1918, il est fait maréchal de France, et c'est avec cette distinction qu'il planifiera et mènera l'offensive générale qui force l'Allemagne à demander l'armistice, le 11 novembre 1918.
Il fait partie des signataires alliés de l'armistice à Rethondes. Il est nommé maréchal de France, du Royaume-Uni et de Pologne, à l'issue de la Première Guerre mondiale. Le jour de l'armistice il est nommé à l'Académie des sciences, et dix jours plus tard il est élu à l'Académie française, au fauteuil n°18.



