第一次世界大戰爆發後，因段祺瑞早年曾留學德國，對德國強大的軍事力量、雄厚的工業基礎和德國人的認真、辦事的高效率十分了解，所以段祺瑞堅定地認為德國會贏得戰爭的勝利。但隨着戰局的變化，段祺瑞漸漸改變了看法，並預感到第一次世界大戰將以德國的失敗而告終，中國應有所作為。
1917年2月4日，美國駐華公使將美國與德國斷交的消息通告中國政府，並先後會見了黎元洪和段祺瑞。段祺瑞深知：中國自鴉片戰爭以來，在對外戰爭中屢戰屢敗，外交上處於極為被動的地位。倘若抓住這次難得的歷史機遇，無論對提高中國的國際地位，還是自己的政治地位都將有極大的好處。而且，在段祺瑞看來，中國參加對德奧宣戰只會有好處，沒有任何實際風險，因為美國參戰將加速德奧的戰敗。段祺瑞決心利用這一有利時機。
1917年2月9日，中國就德國潛艇封鎖公海一事向德國政府提出抗議，以此向國際社會發出一個明顯的信號：中國在一戰中的中立國地位即將結束了。3月初，段祺瑞提出參戰條件——《加入協約國條件節略》：中國停付德奧兩國賠款，暫緩十年償付協約國賠款；中國將進口關税增至7.5 %，待厘金裁撤後，增至12.5%；取消《辛丑條約》中關於不允許中國在天津駐軍等條款。
1917年8月14日，中國政府才發佈《大總統佈告》，正式宣佈對德奧宣戰，參戰軍從1918年8月開始籌備，1919年1月正式成立。而第一次世界大戰在1918年11月11日以德國宣佈無條件投降已經結束。中國如願以償地獲得“戰勝國”地位。當初協約國曾許諾，中國如果參戰，戰爭結束後將受到大國地位的待遇，這對於一個80年來屢吃敗仗的中國來説是件大好事。
段祺瑞向參加巴黎和會的中國代表談了中國的方針：“這次中國參戰，宣佈得過遲，有名無實，所以我們不應提出過多的要求。爭取達到下面幾個目的：第一，收回德奧兩國在華租界並取消這兩國的在華權益、法權；第二，撤消《辛丑條約》中外國在華駐軍一條；第三，修定海關税則，提高中國海關的進口關税額。”“至於青島問題，日本已經一再宣言要歸還中國，諒他不至於食言，且看日本有沒有什麼提議，到時再隨機行事。”在巴黎和會上，山東問題的交涉結果，使中國“戰勝國”的風采喪失殆盡，從而引發了五四愛國運動。但是，段祺瑞在為推動中國參戰和為部分收回被帝國主義攫取的侵略權益而進行的努力，是值得肯定的。
