1917年，在第一次世界大战中，当美国总统威尔逊决定派国民警卫队参战时，麦克阿瑟是陆军部长贝克的参谋。
当时面临的一个问题是，如果派遣由一个州的人组成的师去参战，这个州会抱怨把全部来自本州的男子派去送死，其它州也会因未能被选上而嫉妒。因此贝克希望有一个尽可能由来自各州的人编成的师，麦克阿瑟称这个师“像一条彩虹”。
后来第42师（彩虹师）编成后，麦克阿瑟成了该师的上校参谋长，于1917年10月29日到达法国参战。
麦克阿瑟到了前线后经常深入第一线，与士兵并肩作战。他喜欢脱下上校制服，穿上士兵军装，手执一支上了刺刀的步枪，率领士兵们出击。
他的这种行为使一些上司感到不满，统帅部为此还派人去调查，得到的是对麦克阿瑟的一片赞扬声。著名将领潘兴得知调查一事后大声嚷道：“停止这一切胡说八道！麦克阿瑟是我们部队中最伟大的指挥者！”
1918年8月6日，麦克阿瑟由师参谋长调任第84步兵旅旅长。在这期间，他亲自率领部下，巧妙地调动兵力，于1918年10月的14、15和16日三天内，连续夺取法国的282号、42号高地和迪查第龙高地。3个月后他又因战功卓著而晋升为第42师准将师长。
在南方前线的一个夜晚，当他独自出外散步时，突然听到了德军车辆的轰鸣声，他立该警觉到敌人正在撤退。于是他当即决定趁敌人尚未重建防线之前给他们以沉重打击，并立即把部队集合起来，命令战士们勇敢前进。结果这次夜间行动获得了巨大成功。
第一次世界大战结束时，麦克阿瑟由于“战绩卓越，服务优异”而获得了一系列的勋章。其中有1枚服务优异勋章、2枚服务优异十字勋章、7枚银星勋章、2枚紫心勋章和数枚法国的勋章。