第一次世界大战的一个重要特点是，飞机、潜艇、坦克和毒气等新式武器开始大量装备部队，火力得到空前的加强，这些新式武器从此登上了战争的舞台。
自从1903年莱特兄弟驾驶人类第一架飞机飞行成功后的10年时间里，飞机基本上没有用于军事目的。
第一次世界大战中，飞机起初用于通信和观测，没有任何武器装备。敌对国家的飞机在空中相遇，飞行员用拳头示意敌方，后来又用石块、投箭攻击对方的飞行员和螺旋桨。为了更有效地消灭对方就开始了带手枪、步枪、小炸弹、手榴弹了。后来，法国“瓦赞”式双座飞机上的观察员兼机械师路易·凯诺在机舱中装上了一挺0303英寸的刘易斯式机枪。1914年10月5日，他和飞行员约瑟夫·弗朗茨一起驾驶该机去执行巡逻任务，发现德国一架“阿维亚蒂克”式双座飞机正要侦察法国防线。弗朗茨逼近这架飞机时，成功地用飞机上安装的机枪击落了德机，有人称这是航空作战史上第一次真正的空战。
此后，德国人领先荷兰人安东尼·福克，也试制成功了同步机枪。他们先后改制了60多种不同型号的飞机，飞机才逐渐地随着不同的需要出现了歼击机、侦察机、运输机、驱逐机、轰炸机等不同机种。1917年，德国人制造的戈塔式轰炸机，已能装有260匹马力的发动机，飞行高度可达12000英尺，经常轰炸伦敦。英国人也造出“汉德利·佩奇”式轰炸机予以还击。
在使用飞机交战的同时，双方还用飞艇来作战。一战中，最有名的要算“齐柏林飞艇”，这种飞艇长760英尺、宽75英尺，以硬铝为骨架，气囊贮氢量达200万升。1915年1月，对英国进行轰炸，一度造成所谓的“齐柏林大恐慌”。后来英国人从飞机怕鸟的现象中受到启发，想出了用气球拦截飞艇的主意。1917年8月，英国在伦敦以东设置了第一道气球屏障，将成千上万的气球升到一定的高度，气球中间横连铁锁，铁锁垂下密密的铁丝，这种气球屏障使德国飞行员望而生畏。因为飞艇体积庞大，速度慢，易燃烧爆炸，为了不被气球损伤，就得减慢速度，这就延长了自己暴露目标的时间，结果成了英国防空炮的靶子。
有趣的是在第一次世界大战中，飞行员盛行一种航空骑士的豪侠风度。德国最着名的战斗机飞行员弗雷德·冯·里希特霍芬上尉，曾在81次空战中获胜，击落敌机80架，这个当时世界上击落飞机最多的王牌飞行员驾驶的飞机漆有深红色，被人们称为“红色男爵”。1918年4月21日，已升任大队指挥官的26岁的里希特霍芬在低空飞行时与英国的“骆驼”式飞机编队遭遇，在激烈的空战中阵亡。英国空军为他举行了隆重的葬礼，6名英国空军上尉和一队飞行员护送着“红色男爵”的棺木走向墓地，一支荣誉鸣枪队向死者致告别鸣枪礼。隆重的葬礼活动全部照了相，然后由一名英国飞行员驾机将照片和讣告空投到德国防线的后方。
1916年9月15日，计划在索姆河发动反攻的英法联军，突然出动了10几个巨大的“怪物”向德军的阵地冲来。它身披铁甲，形如房屋，身躯看不见轮子，却能行动自如地运行，巨大的轰鸣震动大地，这个喷射火舌的怪物，将德国士兵吓呆了——任凭你机枪射击，它都满不在乎地，大摇大摆地越过堑壕。战斗经过两个半小时，英法联军攻占德军阵地纵深5公里，占领了有利的地形，俘虏了德军300多人。这个钢铁怪物就是坦克。
大战期间英国随军记者斯文·顿，在前线采访中，亲眼看到自己的同胞一次次的冲锋都倒在血泊之中。什么样的武器能够抵御枪弹的袭击呢？他受美国履带式拖拉机的启发，幻想给它穿上一层厚厚钢甲外衣，它就成为既能防御又能进攻的武器了。他的建议很快受到重视和采纳，英国林肯城生产水柜的威廉·浮士德机械厂终于把它研制成功。当时英国内部称它为“机枪破坏器”，为了保密，对外则叫它“水柜”，水柜的英文发音就是坦克，所以坦克的名字就这样叫开了。
第一次大战最大的一次坦克战，是在1917年11月20日至12月7日的康布雷战役之中。11月20日，英国第三军团司令官朱利安·宾将军决定在适宜坦克作战的康布雷镇，同时出动381辆坦克。轰鸣的坦克直扑德军阵地，防线很快被突破。战役的结果，英军虽然有65辆坦克被击毁，还有118辆倾陷在战壕里，但俘虏德7500名，这是一次较成功的坦克战。
第一次世界大战还开创了运用化学武器的先例。1915年1月，俄军与德军在东普鲁士的马祖湖交战。德皇接受了参谋总长法尔根汉使用毒气弹的建议。1月31日，德军首次用大炮向俄军阵地发射了毒气弹。由于气候寒冷或设计上的毛病，对俄军没造成多大的伤亡。5月1日，由巴伐利亚皇子莱奥波尔指挥的第九军团又对俄军发动了毒气进攻，他们根据气象预报，把装满氯气的圆管阀门打开后，氯气随风飘向俄军阵地。但是，天有不测风云，一会儿，风向突然变了，毒气反而被吹向德军阵地。
在西线，德国使用毒气更凶了。1915年4月22日，德军在伊普尔以北的英法联军结合部，安置了数千个毒气筒。施放了5分钟。这种比空气重3倍的毒气，趁着风势向英军阵地袭来，在英军毫无防备的情况下，有15000人中毒，5000人死亡，使阵地留下了长达4英里的缺口，这是第一次世界大战中规模最大的一次毒气战。在依普尔运河河畔的草丛、树根下，成千上万的战士蜷缩成一团，令人惨不忍睹。
第一次世界大战中，潜水艇、巨炮、无线电报等也初次用于军事。战后，世界各国相继建立了空军、装甲兵部队、防化兵、潜艇部队军军兵种。
