Służba lotnicza i I wojna światowa thumb|Uzbrojony samolot rozpoznawczy Salmson 2 Po przystąpieniu Stanów Zjednoczonych do I wojny światowej Brereton po raz drugi rozpoczął szkolenie lotnicze, tym razem w Hazelhurst Field pod Mineolą w stanie Nowy Jork. Podczas tego szkolenia został awansowany do stopnia kapitana 15 maja 1917 r., a jego uprawnienia w pilotażu zostały podniesione na Junior Military Aviator 27 czerwca. Przez większą część 1917 r. Brereton pracował w Dywizji Zaopatrzenia w siedzibie Sekcji Lotniczej pod rozkazami płk. Benjamina D. Fouloisa. W listopadzie, kiedy Foulois został awansowany na generała brygady i wysłany do Francji, aby dowodzić Służbą Lotniczą Amerykańskiego Korpusu Ekspedycyjnego, zabrał ze sobą ponad 100 członków swojego personelu, w tym Breretona. Choć początkowo wysłano go do działu zaopatrzenia, wynik Breretona w egzaminie na pilota pozwolił mu wkrótce dostać się na zaawansowane szkolenie lotnicze w Issoudun, co zakwalifikowało go do objęcia dowództwa nad 12 Eskadrą Dywizji Aeronautycznej 1 marca 1918 r. Jego jednostka nie miała w ogóle samolotów w chwili przybycia do Francji i Brereton mógł zdobyć na szybko tylko kilka francuskich maszyn Dorand AR w stanie zdatnym do latania, dopóki nie przybyły pierwsze Salmony 2A2s.