Dnia 16 kwietnia 1916 roku, mianowany majorem. Dowodzi I. baonem 2. p.p. Legionów we wszystkich dalszych bojach II. Brygady, a od 30 lipca 1916 r. dowodzi w zastępstwie całym 2 pułkiem piechoty Legionów i doprowadza go do obozu w Baranowiczach. Jest to typowy oficer boju, dowódca umiejący łatwo porwać i poprowadzić za sobą żołnierzy. Ponadto dowódca o ugruntowanych przekonaniach ideowych i społecznych.
W lipcu 1917 r. Legioniści I. i III. Brygady odmawiają przysięgi na wierność Wilhelmowi II. 22 lipca 1917 roku, Niemcy aresztują Józefa Piłsudskiego. 3 października 1916 odznaczony przez Niemców krzyżem żelaznym II kl., a przez Austriaków 11 listopada 1916 wojennym krzyżem zasługi III kl. „w uznaniu mężnego zachowania się wobec nieprzyjaciela". Wyniesiony szybko do godności wojskowych Włodzimierz Mężyński, odczuwa przede wszystkim, schorowanym już pod koniec wojny sercem, upokorzenia i przełomy, przez jakie musi przechodzić sprawa polska. Oddany sercem Komendantowi Piłsudskiemu, decyduje się jednak podczas przełomu w Baranowiczach pozostać w szeregach. Jest jednym z redaktorów znanego listu 2 p.p. Legionów, w którym on, a zanim koledzy z II.