Маннергейм, служивший в Российской армии, командовал вначале Отдельной гвардейской кавалерийской бригадой, в которую входили Лейб-гвардии уланский полк, Гродненский гусарский полк и одна артиллерийская батарея. Бригада прикрывала сосредоточение 4-й армии в районе Люблина и участвовала в сражениях при Краснике, Госцерадове, Аннополе, Ополе, Загродах и Незлувине и на реке Ходель, отразила в составе Гвардейского корпуса наступление австрийцев на Люблин и обратила их вспять в ходе крупного сражения в Галиции, а также участвовала в сражениях при Жлокиевке, Тарнавке, Янове и Пикуле-Момонте. В сентябре 1914 года в составе подразделения бригадного генерала Дельсаля прикрывала перегруппировку армии у города Опатова на правом берегу реки Вислы и участвовала в сражении при Слоптове-Климонтове.
Маннергейм как командир предпочитал наступательную тактику. В ходе действий, предпринятых его бригадой в составе 4-й Армии в 1914 году, он был награждён Георгиевским мечом как отличившийся в сражении при Краснике. Чуть позднее ему был вручён Георгиевский крест.В октябре-ноябре 1914 года бригада Маннергейма в составе Гвардейского корпуса принимала участие в сражениях 9-й армии при Ивангороде, Чарныйлас-Зволяне, Поличне, Зволене, Кучке, Гезине, Лещинах, Коморках, Пиотрковицах, Пинчове, Храберже, Помовице, Ваврженчице и Кракове.
Позднее Маннергейм командовал (с 18 февраля 1915 года по старому стилю) 12-й Кавалерийской дивизией, куда входили Ахтырский гусарский полк, Белгородский уланский полк, Стародубовский драгунский полк, Оренбургский казачий полк, Донские батареи и Туркестанская горная батарея. Он отличился в сражении при Ополье в августе-сентябре 1915 года и участвовал во многих боях в качестве исполняющего обязанности командира Кавалерийского корпуса в 1915 году. В мае-июне 1917 года дивизия вела оборонительные бои на позициях Фундул-Молдови. Зрелище присущих всякой большой войне массовых смертей и разрушений изменили Маннергейма. Равнодушный кавалерийский офицер превратился в командира, считавшего своей важной задачей сохранение человеческих жизней.
С 11 декабря 1916 года по седьмое января 1917 года Маннергейм командовал на Румынском фронте в Карпатах крупным российско-румынским соединением, Группой Вранца. Вначале в неё входили 12-я кавалерийская дивизия и бригада из румынских пехотинцев, позднее две дивизии русских кавалеристов, две с половиной дивизии румынских пехотинцев и четыре полка румынских кавалеристов. Группировка защищала фронт длиной 55 вёрст в Трансильванских Карпатах и участвовала в шести сражениях. 12 июня 1917 года Маннергейм был назначен командиром VI Кавалерийского корпуса и с 12 июля по 22 августа 1917 года (по старому стилю) участвовал в сражениях на Румынском фронте. Восьмого сентября 1917 года (по старому стилю) он отказался от командования корпусом по состоянию здоровья и 20 сентября 1917 года был переведён как ”неприспособившийся к современным условиям” в офицерский резерв Одесского военного округа.
