I wojna światowa thumb|left|Lawrence w stroju arabskim Imperium brytyjskie dołączyło do wojny 4 sierpnia 1914 r., jednak Lawrence nie od razu znalazł się w armii. Do wczesnej jesieni wraz z Woolleyem, ze względu na zainteresowanie Ministerstwa Wojny, opracowywał wyniki wyprawy na Synaj, opublikowane pod tytułem The Wilderness of Zin. Służbę wojskową, jako podporucznik, Lawrence rozpoczął 23 października. Kilka dni później Imperium Osmańskie opowiedziało się po stronie mocarstw centralnych i znalazło się w stanie wojny z Wielką Brytanią. W grudniu Lawrence został wysłany do Kairu, aby podjąć służbę w tamtejszym sztabie jako oficer Wydziału Wywiadu.
Szybko awansował na kapitana. W ramach swoich obowiązków opracował mapy Bliskiego Wschodu, a także redagował Arab Bulletin, przeznaczony dla oficerów magazyn zawierający wiadomości wywiadowcze. Do jego zadań należało również przesłuchiwanie jeńców wojennych oraz zbieranie informacji na temat poszczególnych osmańskich dywizji. Za swoją działalność został przez Francuzów odznaczony Orderem Legii Honorowej V klasy. Wiosną 1916 r. został wysłany do Mezopotamii z misją uwolnienia brytyjskiego garnizonu z poprzez przekazanie tureckiemu dowódcy gigantycznej łapówki. Próba przekupstwa nie powiodła się, a oblężeni po poniesieniu olbrzymich strat zostali wzięci do niewoli.