Zaangażowanie Włoch w I Wojnę Światową jest często pomijane, jako że Fronty Zachodni i Wschodni są głównymi punktami pamięci, ale dla Włochów ich zaangażowanie w I Wojnę Światową spowodowało znaczące straty i ludzkie cierpienie. Włochy przyłączyły się do wojny w kwietniu 1915 roku i szacuje się, że do końca wojny 600 000 Włochów zginęło w walkach, a ponad milion zostało rannych lub okaleczonych. Rząd włoski wydał na wojnę więcej niż w ciągu poprzednich 50 lat. Dług wojenny, niedobory żywności, złe zbiory i znaczny wzrost inflacji doprowadziły kraj do bankructwa, a śmierć poniosło około pół miliona cywilów. W dodatku zdobycze terytorialne były niewielkie w porównaniu z pieniężnymi kosztami wojny – dług zaciągnięty na pokrycie wydatków wojennych został ostatecznie spłacony w latach 70. ubiegłego wieku.
Przed I wojną światową Włochy zawarły sojusz z mocarstwami centralnymi Cesarstwa Niemieckiego i Cesarstwa Austro-Węgier w ramach Trójprzymierza. Włochy powinny były stanąć po stronie mocarstw centralnych, gdy wybuchła wojna w sierpniu 1914 roku, ale zamiast tego ogłosiły neutralność. Rząd włoski był przekonany, że poparcie dla mocarstw centralnych nie przyniesie Włochom upragnionych terytoriów, ponieważ były to posiadłości austriackie – dawnego przeciwnika Włoch. Zamiast tego w ciągu kolejnych miesięcy przywódcy Włoch zastanawiali się, w jaki sposób uzyskać największe korzyści z udziału w wojnie. W 1915 roku Włochy podpisały tajny Traktat Londyński i przystąpiły do wojny po stronie Trójporozumienia (Wielka Brytania, Francja, Rosja). Na jego mocy Włochy miały otrzymać kontrolę nad terytorium przy granicy z Austro-Węgrami, rozciągającym się od Trentino przez Południowy Tyrol do Triestu, a także nad innymi obszarami. Potrójna Ententa widziała w tym sposób na osłabienie mocarstw centralnych poprzez otwarcie nowego frontu i tym samym podzielenie ich jeszcze bardziej na front zachodni, wschodni i teraz południowy. Sukces tego przedsięwzięcia zależał od postępów militarnych Włoch w Austro-Węgrzech na południu, co jednak nie nastąpiło.
Włochy stały się zjednoczonym narodem dopiero w 1859 roku, a więc, podobnie jak Rosja, nie były jeszcze w pełni uprzemysłowioną potęgą i wciąż w dużej mierze krajem rolniczym, o słabej gospodarce. Brakowało jej zarówno dużej bazy wojskowej, jak i przemysłowej, którą dysponowali jej wrogowie, i z pewnością nie była przygotowana do działań wojennych na dużą skalę. Nowy front przebiegał wzdłuż północnej granicy Włoch, która miała 400 mil długości, głównie w górzystych Alpach Włoskich i wzdłuż rzeki Isonzo. Pomimo przewagi liczebnej, armia włoska była słabo wyposażona, brakowało jej strategicznego przywództwa i nie była w stanie szybko przemieszczać sprzętu i linii zaopatrzenia. Ponadto, Austriacy posiadali wyższe tereny, więc po kilku szybkich sukcesach włoskich na froncie Isonzo, walki utknęły w martwym punkcie. Podobnie jak na froncie zachodnim, wojna toczyła się w okopach, gdzie armia włoska wielokrotnie atakowała Austrię, nie czyniąc żadnych postępów i ponosząc ciężkie straty. Jednak w przeciwieństwie do frontu zachodniego, główną różnicą był fakt, że okopy musiały być kopane w alpejskich skałach i lodowcach, a nie w błocie i często na wysokości do 3000 m.
W latach 1915-1917 wojska włoskie posunęły się naprzód jedynie o 10 mil w głąb terytorium Austrii, przeprowadziwszy jedenaście ofensyw w Isonzo z ciężkimi stratami po obu stronach. Częstotliwość ofensyw, w których brali udział włoscy żołnierze, jedna na trzy miesiące, była wyższa niż wymagały tego armie na froncie zachodnim i miała znaczący wpływ na morale. Podczas tego impasu, w 1916 r. armia austro-węgierska przeprowadziła kontratak w bitwie pod Asiago w Trentino, który również zakończył się niepowodzeniem. Pod koniec października 1917 r. Niemcy interweniowały, by pomóc Austro-Węgrom, przesuwając siedem dywizji z frontu wschodniego, gdy Rosja wycofała się z wojny. Zaowocowało to zwycięstwem nad Włochami w bitwie pod Caporetto (inaczej zwanej dwunastą bitwą nad Isonzo). Gdy bitwa dobiegła końca, 11 000 Włochów zginęło, ponad ćwierć miliona dostało się do niewoli, a Włochy wycofały się daleko za swoje pierwotne linie. Caporetto było całkowitą klęską, a cały włoski front wzdłuż Isonzo rozpadł się, wywołując kryzys we Włoszech. W obliczu zagrożenia terytorium Włoch przez mocarstwa centralne, rząd zmienił taktykę i wdrożył bardziej defensywne strategie wojskowe, wymienił szefa sztabu, poprawił morale żołnierzy, a wojska alianckie przybyły (głównie brytyjskie i francuskie), by wzmocnić front.
Wiosną 1918 roku Niemcy wycofały swoje wojska do wykorzystania w nadchodzącej ofensywie wiosennej na froncie zachodnim, a z powodu wzrostu niepokojów społecznych w Austro-Węgrzech, wojska włoskie i alianckie zaatakowały 24 października 1918 roku. Armia austro-węgierska w końcu się złamała, a alianci wkroczyli głęboko w Austrię, stając się pierwszymi oddziałami, które przekroczyły przedwojenne granice. Gdy linia została przełamana, posuwanie się naprzód było tak szybkie, że alianckie linie zaopatrzenia potrzebowały dwóch dni, by dotrzeć do oddziałów na froncie, wdzierających się na terytorium wroga. Austria poprosiła o zawieszenie broni, które zostało podpisane 4 listopada 1918 r., tydzień przed ogólnym rozejmem. Często pomijanym elementem historii I wojny światowej jest fakt, że Brytyjczycy walczyli u boku Włochów, ale w górach wokół Asiago w północnych Włoszech spoczywa na cmentarzach 712 brytyjskich żołnierzy.
Po zakończeniu wojny, na konferencji pokojowej w Paryżu, która doprowadziła do podpisania traktatu wersalskiego, rząd włoski walczył z pozostałymi przywódcami alianckimi, Wielką Trójką (Wielką Brytanią, Francją i USA), aby uzyskać wszystko, co według nich zostało im obiecane. Chociaż Włochy uzyskały kontrolę nad większością europejskich żądań, nie udało im się zrealizować swoich ambicji kolonialnych i czuły, że nie dostały tego, co im obiecano. Wywołało to niechęć do krajów alianckich, zwłaszcza że Włosi czuli, iż zapłacili wysoką cenę, w kategoriach ludzi i pieniędzy, walcząc dla aliantów. Te resentymenty przyczyniły się do sukcesu Benito Mussoliniego i jego ruchu faszystowskiego – cztery lata po wojnie Mussolini i jego Czarne Koszule zdobyli władzę.