马歇尔所在的第1师是第一次世界大战中最先在欧洲登陆的美国远征军部队，而乔治·马歇尔是第二个登陆上岸的人。1917年6月26日晨，当“特纳多斯”号运兵舰驶抵法国圣纳泽尔港时，他跟在塞伯特师长后面走下跳板。
他们到达法国后不久，美国远征军总部下达通知，说潘兴总司令要对第1师作一次快速访问，要他们组织一次演习给将军看看。当时，师长和师参谋长都不在（潘兴到来前才回来），马歇尔代行参谋长职责。他亲自设计和组织了一次运用新方法猛攻敌人战壕的演习。
演习结束后，潘兴将军要塞伯特师长讲解，塞伯特随便讲了一通，显然使总司令大感不快。潘兴将军当着众人的面，粗暴而刻薄地指责塞伯特是个蹩脚师长。随后，潘兴又向师参谋长提问，参谋长同样表现出对演习情况了解不多，总司令又把他狠训了一顿，然后转身离开。对马歇尔来说，该是说明真相的时候了。尽管他知道潘兴将军是个容易动怒的人，而且正在气头上，但他对所发生的冤枉和不公正感到难以忍受。
他深吸了一口气，走上前去，开始向潘兴将军说明演习是怎样弄糟和糟在什么地方。总司令用轻蔑的目光盯着他，然后耸了耸肩，什么也没说就走开了。马歇尔不顾一切地急步走到潘兴将军面前。
“潘兴将军，”他竭力控制住情绪，说道：“有些话要在这里说明，我认为我应该说，因为演习前后我都在。”
潘兴将军紧盯着这位上尉，冷冷地问道：“你有什么话要说？”
据马歇尔回忆，当时他只是一口气说了“一大串事实”，而他的同事们一个个吃惊地盯着他，可能“给吓坏了。”潘兴将军呢，在他听马歇尔解释时，脸上毫无表情，等马歇尔说完，他只说了句“你得知道，我们现在有许多麻烦事。”显然，这是指他和他的参谋人员在指挥全军中遇到的头痛问题。马歇尔接着总司令的话说：“是的，将军，我们每天都会碰到头痛的事，而且都得当天加以解决。”
潘兴将军走后，塞伯特师长走过来，向马歇尔表示感谢，感谢他冒着触犯上级的风险为自己辩护。当时，大家都认为马歇尔可能因一时鲁莽而被撤职。结果，他没有遇到任何麻烦。
此后不久，塞伯特师长却被免了职，罗伯特·布拉德少将接任第1师师长职务。布拉德将军在两年前认识了马歇尔，对马歇尔不仅信任，而且评价很高，他认为马歇尔是陆军中最有才华的年轻军官之一。布拉德上任后，马歇尔果然得到重用，由上尉参谋跃升为师作战处处长，并获得临时上校军衔。
就任新职后，马歇尔很快发现传达命令的系统过于繁杂，营以下指挥员接到作战命令的时间太晚，因此将对部队作战准备和作战行动造成严重影响和阻碍，致使他们在进攻前没有足够时间进行侦察、研究和部署。马歇尔决心彻底改变这种现状。
一天，他带着次日的命令稿去参加作战会议，以便在命令下达前得到最后的批准。临行前，他把命令的副本交给助手道利，嘱咐他守在电话机旁，“命令一经批准，就马上打电话通知你。然后，你就与各军通电话，仅限于军长、军参谋长和军作战处处长，把本师翌日的命令通报给他们。”道利说：“我明白你的指示，但是这样使用电话是违反保密规定的。”马歇尔回答说：“谢谢你提醒我注意，照我说的去做，我将承担一切责任。”
传达命令的程序按照马歇尔的指示进行了。当道利把命令通报给第1军时，军参谋长马林·克雷格将军（1938年任美国陆军参谋长，马歇尔是他的副手）在电话里对他说：“注意，年轻人，你知道你在干什么吗？”道利料到自己要受到斥责，便回答说：“是的，长官，但我只是在执行命令。”克雷格将军说：“啊，我不是那个意思。我是说你替本军节省了近两个小时的时间，使我们得以提前向下级下达命令，这就给了下级指挥员一个相当不错的机会。”
马歇尔的这次大胆改革在以后的实战中得到了运用，并在第一次世界大战后被陆军指挥参谋学院引用，作为典型的参谋领导事例。
1918年5月，师机枪营第2连正参加坎蒂尼之战，该连是用密集火力支援步兵进攻的若干连队之一。连长是年轻的上尉保罗·兰塞姆。坎蒂尼进攻战结束后，第2连被调到后方休整补充。该连到达后方不久，连长就接到命令，要他们同第16步兵团的一个营重返前线，去接替对方坎蒂尼的第28步兵团。兰塞姆感到十分气愤，因为他知道本连所在营第1连没有参加进攻阶段战斗，一直处于全休状态，而且就驻扎在坎蒂尼附近，为什么不让他们上，况且本连八挺机枪已发射10万发子弹以上，其中四挺机枪被敌炮火炸毁，必须补充和更换枪管。
兰塞姆上尉嘱咐所属军官做好在当天夜间返回前线的准备，然后他就前往师司令部，请求以第1连代替他们去执行这次任务。
此时，马歇尔已是师代理参谋长。兰塞姆走进参谋长办公室。他后来说：“我走进参谋长办公室，是用挑衅的口气对他说，我想见师长本人，并说明为什么想见师长。”马歇尔上校心平气和地作了答复。他说坚守坎蒂尼十分重要，派第2连去是经过特别选择的，他相信这个连的官兵们一定能够完成这项任务，并且说，正在采取行动重新装备他们连。
马歇尔任师参谋长时间不长，但他制订的作战计划却十分出色。他和另一位上校共同制订了1918年8月圣米希尔进攻战役计划，此次战役联军以极小的代价取得了胜利，其意义十分重要，因为那是潘兴将军的新编第1集团军投入战场后首次大规模攻势。此后，马歇尔又受命制订大部队调运计划，把50万官兵、2700门火炮和数千吨作战物资从圣米希尔秘密地调往默兹—阿尔贡前线。这次为期两周的夜间调动十分成功，结果德军遭到全面袭击，联军的进攻十分顺利。布拉德将军在评价马歇尔的表现时说：“迄今为止，在所有参谋军官中，马歇尔在任参谋及作战处长的实际工作中有着最广泛的经验。”
马歇尔不愿总呆在参谋机关，而是极力争取下部队担任指挥职务。1918年6月18日，他呈上一份备忘录，请求去部队带兵。布拉德师长回忆说：“我不能批准他的请求，因为我知道马歇尔上校特别胜任参谋工作，而我怀疑在当时的陆军中带兵，不论是负责训练还是负责实际作战，他是否能取得同样的成就。”布拉德将军有他自己的想法，他向上级建议，调升马歇尔上校到潘兴将军总部任作战参谋。战争结束前，潘兴将军让马歇尔当了第1集团军的作战处长，并报请上级提升他为准将。但一个月后，提升尚未批准，战争就结束了。直到1936年他才成为准将，这使他又等了18年之久。相比之下，道格拉斯·麦克阿瑟则幸运得多，在马歇尔于弗吉尼亚军校毕业两年后，麦克阿瑟才毕业于西点军校，而在1918年，麦克阿瑟就升为准将，第一次世界大战结束时，他已是陆军第42师师长了。
战争结束后，马歇尔任驻德国美军第8军作战处长。时隔不久，潘兴将军把马歇尔调往巴黎担任他的副官。此后，这位副官经常干的差事就是骑马跟在总司令身后参加在巴黎、伦敦举行的盛大检阅，随将军出席应接不暇的各种招待会。
此时，他还保持着写日记的习惯，每天的日记几乎都记有满堂名流和美女艳妇出席盛大招待会的情形。他惊奇地发现，一些最讲究浓妆艳抹的女宾，几乎都是嫁给英国贵族的美国人，她们对见到一位来自家乡的英俊军官感到特别动情。他在日记中描写了在白金汉宫玉花园参加一次晚会的情形：
我陪同被认为是伦敦美人之一的柯曾夫人在一起消磨了很长时间……后来，德罗伊达夫人也加了进来。她是一位浑身充满活力的人，是英国的高尔夫球和网球好手之一。我同她从花园后面的一道小门走出来，乘车去她家喝了点苏格兰威士忌，闲谈了一个多小时，然后她开车把我送到希尔顿（旅馆）……晚饭后，我们几个人去参加里布尔·斯戴尔夫人举行的舞会……我同萨瑟兰公爵夫人、德罗伊达夫人、里布尔·斯戴尔夫人、柯曾夫人各跳了几次舞……其他几位舞伴的姓名我记不起来了。我大约在凌晨两点半离开。
各种招待会一个接着一个，虽然官方的庆祝活动给马歇尔留下了深刻印象，但他显然对非官方的招待会更感兴趣。在1919年这段美好的日子里，马歇尔结识了欧洲许多上层名流显贵和众多艳妇美女，有的在多年后仍同马歇尔保持着联系。但这段时光对马歇尔来说是毕生难再了。
1919年9月，马歇尔随潘兴将军结束欧洲使命回到美国。纽约举行了盛大的阅兵，尽管群众兴高采烈地欢迎他们，但官兵们心中却多少带有一些失望情绪。因为国会已就陆军前途展开讨论，基调是要减轻美国纳税人的负担。这意味着将大幅度裁减军队，军官的晋升机会减少了。马歇尔很快接到陆军部通知，他在战时获得的临时上校军衔已被取消，仍然是上尉军衔。几天后他又获知由上尉晋升为少校，但这对于一位在指挥岗位上干了18年之久的军官来说，算不上什么高兴的事。
1921年8月，潘兴将军升任陆军参谋长，马歇尔随之一起搬到华盛顿，并由少校晋升为中校。随后，马歇尔把莉莉接到华盛顿同住。尽管伦敦那些漂亮的公爵夫人曾使他神魂颠倒，而他仍旧一如既往地深爱着莉莉，但如果他指望团聚终将产生什么结果的话，那么他注定是要失望的。
从表面上看，莉莉仍旧沉稳、漂亮和高雅，而且看不出有什么健康问题。没有人会猜到她体内正埋藏着一颗定时炸弹。
马歇尔对莉莉可谓无微不至地关照，尽量让她随心所欲。马歇尔后来认为，他们在华盛顿度过的这段美好时光，是他一生中最愉快的日子，因为一个可爱的生灵走进他们的生活并给他们带来莫大宽慰。1922年他们收养了一个复员军人的女儿，她叫罗斯·佩奇，聪明伶俐，年方5岁。
罗斯·佩奇在晚年写的回忆录中谈到这段经历时，仍满怀对养父的温情、钦佩、尊敬和孝心。她从来没有怀疑过马歇尔对莉莉的深情，而她也像莉莉一样热爱马歇尔。罗斯回忆说：
“他无微不至地照顾莉莉，对她惟命是从。他什么都作了准备，不使她感到突然，他总把她的健康和冷暖挂在心上。他不让她经管日常经济账目以及其他类似的琐事。为了逗她高兴，就不断地说些好话恭维她。当她只是做了些起码的、甚至是非常简单的琐事，他便大加赞扬，好像她吃了很多苦似的。总之，他处处为她着想，为他的‘女王’排忧解难，把她捧在手心上。”
马歇尔夫妇都非常疼爱罗斯，马歇尔更是父爱有加，甚至当罗斯长大并结婚后依然如故。罗斯结婚一年后，马歇尔就经常问她什么时候要孩子，最后，罗斯叫他“别再唠叨了”，告诉他医生已确定她不能生育。马歇尔上校（家中对他的习惯称呼）对此感到关切和不快。罗斯接着说，
“所以，我故意装作满不在乎的样子，来掩饰自己的失望。可怜的马歇尔上校，他一直都想有自己的孩子，在听到我不能生育的消息后，他显得心烦意乱。”
