Wraz z wybuchem I wojny światowej Douhet wezwał włoskie dowództwo do znacznego zwiększenia liczby samolotów wojskowych. Gdy Włochy przystąpiły do wojny w 1915 roku, Douhet był przerażony niekompetencją dowódców i nieprzygotowaniem armii. W 1915 roku zaproponował wysłanie do wojny z Austro-Węgrami 500 bombowców, zdolnych zrzucać 125 ton bomb dziennie. Korespondował z przełożonymi i wysokimi urzędnikami państwowymi, ostro krytykując dotychczasowy sposób prowadzenia wojny i wzywając do skoncentrowania się na lotnictwie jako głównej sile bojowej państwa. Jego plan został odrzucony, a sam Douhet stanął przed sądem wojskowym i został skazany na rok więzienia za krytykę dowództwa.
Po klęsce wojsk włoskich w bitwie pod Caporetto został zwolniony z więzienia i przywrócony do służby. W 1918 roku mianowano go szefem Centralnej Dyrekcji Lotnictwa, ale pięć miesięcy później dobrowolnie zrezygnował ze stanowiska. W 1920 roku został zrehabilitowany, a w 1921 roku awansowany na generała majora. W 1922 roku przez kilka miesięcy sprawował stanowisko ministra lotnictwa w rządzie Benito Mussoliniego.