В 1910 году Врангель окончил Николаевскую академию Генерального штаба, но не отправился на штабную работу, а был зачислен в Офицерскую кавалерийскую школу. На этот счет он говорил:
«Я не гожусь в офицеры генерального штаба. Их задача советовать начальникам и мириться с тем, что совет не примут. Я же слишком люблю проводить в жизнь собственное мнение».
В 1912 году П. Н. Врангель вернулся в свой полк. А в следующем году ему присвоили чин ротмистра и отдали в командование 3-й эскадрон. К тому времени барон был уже женат. Его супругой стала дочь камергера Высочайшего двора и крупного помещика фрейлина императрицы Александры Федоровны Ольга Михайловна Иваненко. И несмотря на наличие троих детей, с самого начала Первой мировой войны П. Н. Врангель находился на фронте. В боевые действия он вступил, командуя полком в составе конного корпуса Хана Нахичеванского на правом фланге 1-й Русской армии генерала П. К. фон Ренненкампфа. В середине августа 1914 года русские войска перешли границу Восточной Пруссии. Им предстояло вступить в сражение с 8-й германской армией.
Буквально спустя три недели после открытия фронта эскадрон Врангеля атаковал и захватил артиллерийскую батарею неприятеля возле Краупишкена. В бою под Петром Николаевичем была убита лошадь. Об этой первой конной атаке Русской армии, закончившейся победой, впоследствии неоднократно писали в мемуарах представители Белого движения. Враг отступил, но нашей коннице пришлось отойти в тыл из-за значительных потерь и нехватки боеприпасов. За этот подвиг барон одним из первых в ходе Первой мировой войны был удостоен ордена Святого Георгия 4-й степени.
В декабре 1914 года Врангель был назначен флигель-адъютантом в Свиту императора Николая II, что являлось высокой честью и говорило об особой приближенности к государю, и стал полковником. В феврале 1915 года, командуя двумя эскадронами, Петр Николаевич повел их наперерез немцам, отступающим от села Даукше. Тогда ему удалось захватить пленных, лошадей и боеприпасы, за что барон был награжден Георгиевским оружием. Да и вообще, несмотря на то что Врангель был вхож в высший свет и получил блестящее образование, он никогда не отсиживался по тылам или на чисто штабной работе, а предпочитал находиться на передовой. Несомненно, это был человек действия.
В октябре 1915 года П. Н. Врангель получил перевод и был назначен командиром 1-го Нерчинского полка Уссурийской конной бригады (в дальнейшем дивизии) под командованием генерала А. М. Крымова. В 1916 году подразделение барона принимало участие в знаменитом Брусиловском прорыве. В январе 1917 года Петр Николаевич был произведен в генерал-майоры, став одним из последних офицеров Русской армии, получивших чин от государя-императора перед его отречением.
Отношение полководца к февральским событиям 1917 года было резко отрицательным. Он даже пытался создать в Петрограде собственную подпольную военизированную организацию. Эту идею, однако, осуществить ему не удалось. Во время летнего наступления в июле 1917 года П. Н. Врангеля назначают командующим 7-й кавалерийской дивизии, а затем он становится командующим Сводным кавалерийским корпусом.
Барон Врангель поддержал корниловское выступление, но активного участия в нем так и не принял. Тем не менее после поражения восстания ему мог угрожать арест. Положение спас фактический главком Румынского фронта генерал Д. Г. Щербачев. Он знал о переписке Врангеля и Корнилова, опасался за безопасность Петра Николаевича и поэтому вызвал его в Яссы. Через два дня после приезда в Румынию П. Н. Врангель получил телеграмму из Ставки о своем назначении командующим 3-м конным корпусом. Впрочем, полк он так и не принял. Из-за недоразумений, которые тогда случались часто, это же назначение получил и генерал П. Н. Краснов, уже вступивший к тому времени в командование.
После Октябрьского переворота барон Врангель покинул армию и уехал в Ялту, где проживал вместе со своей семьей на даче. После ареста местными большевиками он чудом избежал расстрела, был отпущен на свободу, но все-таки вынужденно скрывался и смог выйти из подполья только с появлением в Крыму немцев и установлением власти украинской державы. Почти сразу Петр Николаевич отправился в Киев, рассчитывая поступить на службу к гетману П. П. Скоропадскому, который в прошлом был командиром лейб-гвардии Конного полка. Однако, разочаровавшись в украинском правительстве, которое тесно сотрудничало с Германией, и не видя в Украине реальной силы, способной помочь возрождению России, Врангель поменял планы и отправился на юг, чтобы вступить в Добровольческую армию.
В сентябре 1918 года барон Врангель прибыл в Екатеринодар. Сначала он занял должность командира бригады, а затем получил в командование 1-ю конную дивизию. Примечательно, что в Добровольческой армии в тот период на высшие командные посты назначались в основном участники Первого Кубанского («Ледового») похода. Казалось бы, Врангеля, хотя он и не был запятнан сотрудничеством с советской властью, не мог ожидать слишком теплый прием. Но в условиях острой нехватки в Белой гвардии отважных и талантливых военачальников, которым было по силам возглавить крупные кавалерийские части, генерал А. И. Деникин сделал для Петра Николаевича исключение.
Конница Врангеля сражалась на майкопском направлении. И во многом именно благодаря ей Добровольческой армией были достигнуты столь значительные успехи в 1918–1919 годах. Осенью 1918 года белыми были взяты Армавир и Ставрополь. Вскоре П. Н. Врангель получил в командование корпус и был произведен в генерал-лейтенанты. В январе 1919 года он некоторое время возглавлял Добровольческую армию и в конце января стал командующим Кавказской Добровольческой армией, которой удалось в короткое время освободить от противника весь Северный Кавказ.
Приняв командование Кубанской армией, именно Петр Николаевич смог взять сильно укрепленный город Царицын, который до этого трижды пытался штурмовать атаман П. Н. Краснов. Именно в это время между Врангелем и Деникиным возникают ощутимые разногласия. Как известно, 3 июля 1919 года Антон Иванович подписал в Царицыне «Московскую директиву», предполагавшую продвижение сил белых на Москву. Врангель же называл этот план «смертным приговором войскам Юга России», считая необходимым наступать на восток, чтобы соединиться с частями адмирала Колчака. Но в итоге Петр Николаевич был вынужден подчиниться своему руководству.
После провала «Московской директивы» конфликт между П. Н. Врангелем и А. И. Деникиным продолжал нарастать. В ноябре 1919 года барон был назначен командующим Добровольческой армией, но очень скоро ушел с этой должности из-за противостояния с главнокомандующим ВСЮР. Петр Николаевич подал в отставку, уехал в тыл, а затем отправился в Константинополь. Многим, наверное, может показаться странным тот факт, что боевой офицер, георгиевский кавалер, возглавлявший Кавказскую добровольческую армию, покидает службу в столь сложное для Родины время из-за каких-то разногласий со своим командующим. Как считает историк Р. Г. Гагкуев, генерал Врангель всячески старался доказать, что в случае непринятия его плана действия он не может отвечать за результат, и не хотел руководить заранее проигрышным делом.
Тем временем Добровольческая армия отступала, положение белых на Юге России по-прежнему ухудшалось и уже казалось безнадежным. В апреле 1920 года А. И. Деникин сложил свои полномочия. Пост правителя Юга России и главнокомандующего занял П. И. Врангель.
