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Lors de l'entrée de la France en guerre, début août 1914, l'aéronautique militaire disposait d'un total de 148 avions (dont huit de l'aéronautique navale) équipant 25 escadrilles de six avions et trois escadrilles de cavalerie de quatre avions. Numérotées dans l'ordre chronologique de leur création, avec en préfixe les initiales du type d'appareil qu'elles utilisent, ces escadrilles étaient les suivantes:
L'aérostation disposait de son côté de huit compagnies armant huit ports d'attache pour dirigeables et quatre compagnies de place pour quinze dirigeables. Leur adversaire dans le ciel de France et de Belgique sera la Luftstreitkräfte, l'aviation de l'Empire allemand.
Nommé directeur de l'Aéronautique militaire au ministère de la Guerre le 10 octobre 1914, le général Hirschauer complète le programme d'augmentation du nombre des escadrilles en réduisant le nombre de types d’appareils en service : Morane-Saulnier Parasol et biplan Farman pour la reconnaissance, Caudron G.III pour l’observation et le réglage d’artillerie, biplan Voisin III pour le bombardement. Ce plan prévoit de porter le nombre d'escadrilles à 65, soit :
Les premiers combats aériens de l'histoire de l'aviation impliquent l'aviation française, et interviennent très tôt dans la guerre ; en effet, le tout premier combat aérien de l'histoire de l'aviation oppose le Voisin piloté par le sergent Joseph Frantz (accompagné de son mécanicien) à un Aviatik allemand le 5 octobre 1914, et la victoire est obtenue par les deux Français.
La création du premier groupe de bombardement (le GB1) regroupant les trois escadrilles VB1, VB2 et VB3 date de novembre 19148. Les premiers essais en ce domaine ayant eu lieu en 19129.
Ce programme sera modifié à de nombreuses reprises, avant de se stabiliser en novembre 1915 autour de 128 escadrilles pour 1 310 avions. Au 30 mars 1915, l’aviation militaire compte 5 000 hommes dont 130 officiers, 500 pilotes et 200 observateurs.
Le recrutement ne pose pas de problème majeur. De nombreux officiers de l'Armée de terre demandent leur mutation comme pilotes. La cavalerie, en particulier, est entravée par la stabilisation du front. Les réseaux de tranchées n'offrent plus l'espace de manœuvre qui lui est tactiquement nécessaire. Les officiers de cavalerie sont attirés par la dimension « chevaleresque » du combat aérien, conforme à leurs traditions. Les deux chevrons verts qui ornent aujourd'hui les épaulettes des pilotes en sont la trace.
En revanche, le début de la guerre nécessite également de penser l'organisation de la formation des pilotes, avec la création des écoles d'aviation militaire, ancêtres de l'école de pilotage de l'Armée de l'air, comme celles de Chartres (future base aérienne 122 Chartres-Champhol) ou d'Avord10.
Cette formation connaîtra beaucoup de soubresauts : de 1914 à 1918, la capacité est insuffisante pour assurer les besoins en pilotes11. Le futur général Adolphe Girod joue un rôle décisif, en ce domaine.
La première escadrille française de chasse, l'escadrille MS 12, fut créée le 1er mars 1915 à l'initiative du commandant Charles Tricornot de Rose, et commandée par le capitaine de Bernis. Le plus grand as de l'aviation française, et peut-être de la première Guerre mondiale fut René Fonck avec 75 victoires confirmées12.
La première mission de ce que l'on appellera par la suite l'appui aérien rapproché a lieu le 13 septembre 1915, elle est effectuée par deux avions de l'aviation française13.
Si les années 1914-1915 ont été marquées par l'éclosion des spécialités renseignement, bombardement et chasse, 1916 constitue le moment où, l'expérience de la bataille de Verdun aidant, les adversaires en présence découvrent l'importance essentielle de la bataille aérienne. De grandes unités aériennes rassemblant parfois des centaines d’appareils sont créées par les principaux belligérants. En avril 1917, 2 940 avions étaient en service groupé en 301 escadrilles. 5 233 pilotes
La bataille du Chemin des Dames constitue une hécatombe pour les aviations britannique et française face aux tactiques de combat en groupe de l'aviation allemande (l'aviation française compte 108 tués, blessés ou disparus du 16 au 30 avril 1917). Le colonel Marie Charles Duval est nommé au Service aéronautique aux armées pour remédier à la situation, l'individualisme des pilotes et le saupoudrage des escadrilles sur un large front doivent être remplacés par la masse et la concentration des appareils.
En France, Duval, devenu général, met en place une Division aérienne (« Daé »), première grande unité permanente, disposant à sa création en mai 1918, de 371 chasseurs et 230 bombardiers. Elle sera utilisée avec succès lors des grandes batailles et offensives de cette dernière année de guerre14. Outre son soutien aux forces françaises sur les différents théâtres d'opérations où elles sont engagées, elle déploye deux escadrilles sur le front de l'Est en 1917 pour soutenir son homologue russe15.
Sur 1 540 000 combattants sur le front fin octobre 1918, l'Armée de terre dispose alors de 45 000 aviateurs et aérostiers16.
Au moment de l'armistice, en novembre 1918, 4 608 avions étaient en service groupé en 391 escadrilles. 6 233 pilotes et observateurs furent tués sur les 17 300 engagés dans le conflit, soit 31 % de pertes17. Environ 60 % des pertes sont accidentelles18.
Sur les 182 as français, 37 sont morts au combat pendant la guerre et 27 ont été tués après la guerre dans des accidents d'avion. Ces hommes, qui représentent 3 % des pilotes de chasse formés en France, ont totalisé 1 756 victoires homologuées sur un total général revendiqué de 3 95019.
La France possède alors la première industrie aéronautique au monde et a fabriqué un total de 52 000 avions et 90 000 moteurs d'avions
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