Na początku 1917 został dowódcą niszczyciela USS „Jacob Jones”. Po przystąpieniu Stanów Zjednoczonych do działań wojennych okręt ten wszedł w skład grupy amerykańskich jednostek pełniących służbę na wodach europejskich. 6 grudnia 1917 USS „Jacob Jones” został zatopiony torpedą niemieckiego U-Boota, SM U-53. Za swój udział w akcji ratunkowej Bagley został odznaczony Medalem Marynarki Wojennej za Wybitną Służbę. Po powrocie do Stanów Zjednoczonych objął dowództwo – będącego jeszcze w budowie – niszczyciela . Wkrótce jednak, w styczniu 1919, został ponownie wysłany do Europy, będąc desygnowany na stanowisko attaché morskiego w Hadze, które zajmował do 1922.
W okresie międzywojennym David pełnił różne funkcje w US Navy, od dowodzenia pojedynczymi okrętami, do zwierzchnictwa nad dywizjonami niszczycieli i komendanturę stoczni Mare Island. 1 kwietnia 1938 został promowany do stopnia kontradmirała. Na początku 1941 został dowódcą 2. Dywizjonu Pancerników, z USS „Tennessee” jako okrętem flagowym. Na jego pokładzie przystąpił do działań wojennych podczas japońskiego nalotu na Pearl Harbor 7 grudnia 1941.