Afin de se protéger, les puissances forment des alliances. D'un côté se trouve la Triple Alliance, composée de l'Allemagne, de l'Autriche-Hongrie et de l'Italie. De l'autre côté se forme la Triple Entente, qui rassemble la France, le Royaume-Uni et la Russie. Ces alliances visent à maintenir l'équilibre des forces mais créent en réalité un système très fragile : un conflit local risque désormais d'entraîner toute l'Europe dans la guerre.
Les Balkans constituent alors une région particulièrement instable. L'Empire ottoman est en déclin et plusieurs peuples souhaitent obtenir leur indépendance. La Serbie, soutenue par la Russie, cherche à rassembler les populations slaves du sud de l'Europe, ce qui inquiète l'Autriche-Hongrie.
Le déclenchement de la guerre survient le 28 juin 1914 lorsque l'archiduc François-Ferdinand, héritier du trône austro-hongrois, est assassiné à Sarajevo par un nationaliste serbe. L'Autriche-Hongrie déclare la guerre à la Serbie. Par le jeu des alliances, la Russie soutient la Serbie, l'Allemagne soutient l'Autriche-Hongrie, tandis que la France et le Royaume-Uni entrent progressivement dans le conflit. En quelques semaines, l'Europe entière est en guerre.
La Première Guerre mondiale devient rapidement une guerre totale mobilisant soldats, économies et populations civiles. Elle fait environ dix millions de morts militaires et des millions de blessés. Les destructions sont immenses et plusieurs empires disparaissent : l'Empire allemand, l'Empire austro-hongrois, l'Empire russe et l'Empire ottoman.
Cette guerre est souvent qualifiée de « suicide de l'Europe » car les principales puissances européennes, qui dominaient le monde avant 1914, sortent affaiblies du conflit. Les États-Unis deviennent la première puissance économique mondiale et le Japon renforce également son influence en Asie.
Enfin, la guerre marque le début du déclin des empires coloniaux. Les colonies ont fourni des soldats et des ressources aux métropoles européennes. Après 1918, de nombreux peuples colonisés réclament davantage de droits et parfois l'indépendance. Même si les grands empires coloniaux subsistent encore pendant plusieurs décennies, la Première Guerre mondiale a ouvert la voie aux mouvements de décolonisation du XXᵉ siècle.