Równolegle z działalnością w ZWC i Związku Strzeleckim, Sosnkowski kontynuował studia. Zadanie miał jednak utrudnione, ze względu na częste wyjazdy, również zagraniczne. Egzaminy końcowe zaplanowane były na jesień 1914, jednak jego edukację przerwał wybuch I wojny światowej.
I wojna światowa thumb|Kazimierz Sosnkowski w mundurze legionowym 1915 thumb|Józef Piłsudski i Kazimierz Sosnkowski 1915 thumb|Portret Kazimierza Sosnkowskiego autorstwa Leopolda Gottlieba z 1915 thumb|Józef Piłsudski i Kazimierz Sosnkowski podczas internowania w twierdzy magdeburskiej
Po wybuchu I wojny światowej, Sosnkowski koordynował mobilizację organizacji strzeleckich, zarządzoną nocą z 1 na 2 sierpnia 1914. Odprawił także pierwszy patrol strzelecki Władysława Beliny-Prażmowskiego, a także wymarsz Pierwszej Kompanii Kadrowej (6 sierpnia 1914). Oddział ten następnie został przekształcony w 1 pułk strzelców, potem w 1. pułk Legionów Polskich i w I Brygadę Legionów Polskich. Kazimierz Sosnkowski został zastępcą Komendanta, Józefa Piłsudskiego, jak również szefem jego sztabu.