На 14 октомври 1915 г. Царство България обявява война на Кралство Сърбия и се включва в Първата световна война на страната на Централните сили. Така приключва периодът на обявения година по-рано въоръжен неутралитет, при който страната остава извън военния конфликт, но поддържа армията си в готовност.

Още от началото на войната и Антантата, и Централните сили се стремят да привлекат България заради стратегическото ѝ положение на Балканите. През май 1915 г. Антантата предлага на София Източна Тракия до линията Мидия – Енос, част от Македония, подкрепа в преговорите с Румъния за Южна Добруджа и паричен заем. Тези предложения обаче не са съгласувани със Сърбия и Гърция, които категорично отказват да отстъпят свои територии. Германия и Австро-Унгария от своя страна гарантират на България Южна Сърбия (Поморавието) и цяла сръбска Македония след завладяването им, преговори с Турция за териториални отстъпки и връщане на земите, отнети с Букурещкия договор, ако Гърция и Сърбия се присъединят към противниковия блок.

Въпреки протестите на опозицията българското правителство избира Централните сили. На 24 август/6 септември 1915 г. са сключени договор и тайна конвенция с Германия, допълнени от военна конвенция с Германия и Австро-Унгария. България се ангажира да влезе във войната на тяхна страна, а в замяна получава земите, отнети от съседните балкански държави след Междусъюзническата война, и заем от 200 млн. франка. На същата дата е подписана и конвенция с Турция за поправка на границата в полза на България по долното течение на река Марица.

На 10/23 септември 1915 г. България извършва обща мобилизация, а на 1/14 октомври обявява война на Сърбия. Срещу сръбските сили настъпват Първа и Втора армия, докато Трета армия остава в Северна България, за да пази евентуална заплаха от Румъния. В началото на войната армията наброява 530 000 войници и офицери, а към края ѝ достига 850 000.

Българските войски успяват да сломят съпротивата на сръбските части и на притеклите им се на помощ сили на Съглашението. Освободени са Тимошко, Поморавието и Македония, а сръбските въоръжени сили са разгромени. По нареждане на германското военно командване настъплението е спряно на гръцката граница, което по-късно позволява на Съглашението да открие втори фронт срещу Централните сили. В освободените територии са изградени Моравската и Македонската военноинспекционна област и започва административното им устройство по българското законодателство. По-късно в Беломорието е формирана и трета военноинспекционна област.

През 1916 г. настъпва равновесие между воюващите групировки и както на Западния, така и на Южния фронт се налага позиционна война. През следващите две години положението се влошава. През 1918 г. България и съюзниците ѝ изпадат в тежко икономическо положение. Стопанският живот застива, издръжката на огромната войска става непосилна. Изчезват стоките от първа необходимост, развихрят се черната борса и спекулата. На много места избухват гладни и женски бунтове.

След пробива на противника при Добро поле избухва Войнишкото въстание. То е потушено, но България е принудена на 29 септември 1918 г. да подпише Солунското примирие и да излезе от Първата световна война. Примирието предвижда изтегляне на българските войски от Сърбия и Гърция, незабавна демобилизация и предаване като военнопленници на българските части на запад от Скопие. Цар Фердинанд I абдикира в полза на сина си княз Борис Търновски.

Териториалните и стопанските последици от войната са катастрофални. С Ньойския договор от 27 ноември 1919 г. България губи Вардарска Македония заедно със Струмишката област, които преминават към Кралството на сърбите, хърватите и словенците. Румъния получава цяла Добруджа. Беломорието първоначално е под управление на Съглашението, а по-късно преминава към Гърция. Източна Тракия остава в състава на Турция. Договорът отнема суверенното право на България да поддържа свои въоръжени сили и налага репарации от 2,25 млрд. златни франка.

Освен над 100 хиляди убити и изчезнали по бойните полета войници и офицери, десетки хиляди са ранени и пленени. Страната е напълно разрушена стопански. България преживява втора национална катастрофа, която слага трагичен край на националния идеал.