Деникин выступал за улучшение системы отбора и подготовки командного состава, против бюрократизма, подавления инициативы, грубости и произвола по отношению к солдатам; ряд статей он посвятил анализу сражений Русско-японской войны, в которых участвовал лично. Указывал на германскую и австрийскую угрозу, считал необходимым проведение скорейших реформ в армии; в 1910‐м предлагал созвать съезд офицеров Генштаба для обсуждения проблем армии; писал о необходимости развития автотранспорта и военной авиации.
В июне 1914 года, менее чем за месяц до начала мировой войны, Деникин был произведен в генерал-майоры и назначен на должность генерал-квартирмейстера 8‐й армии, которой командовал генерал Алексей Брусилов. Вскоре после начала Первой мировой Деникин попросился в строй и в конце августа 1914 года был назначен командиром 4‐й бригады «железных стрелков». Позднее бригада была преобразована в дивизию. «Железные стрелки» отличились во многих сражениях 1914–1916 годов, их бросали на наиболее трудные участки, так что они даже получили прозвище «пожарная команда». За отличия в боях Деникин был награжден Георгиевским оружием, орденом Святого Георгия 4‐й и 3‐й степеней. За прорыв неприятельских позиций во время наступления Юго-Западного фронта в 1916‐м и взятие Луцка он был вновь награжден Георгиевским оружием, украшенным бриллиантами, и произведен в генерал-лейтенанты. В сентябре 1916 года Деникин стал командующим войсками 8‐го армейского корпуса.
Военная карьера Деникина продолжала идти по восходящей и после Февральской революции. В апреле 1917 года он был назначен начальником штаба Верховного главнокомандующего, в мае – главнокомандующим армиями Западного фронта, в июле – главнокомандующим армиями Юго-Западного фронта. На офицерском съезде в мае 1917 года выступил с резкой критикой политики Временного правительства, ведущей к развалу армии. На совещании в Ставке 16 июля в присутствии членов Временного правительства Деникин выступил с речью, в которой сформулировал программу укрепления армии из 8 пунктов, фактически он потребовал отмены демократических преобразований. Среди прочего Деникин предлагал «создать в резерве начальников отборные, законопослушные части трех родов оружия как опору против военного бунта и ужасов предстоящей демобилизации». В будущем подобного рода формирования назовут заградотрядами. Среди его предложений было также введение военно-революционных судов и смертной казни на фронте и в тылу за тождественные преступления.
Свою речь Деникин завершил, обращаясь к Керенскому и другим министрам Временного правительства, патетическими словами:
Керенский поблагодарил генерала за искренние слова. Впоследствии в своих показаниях Верховной следственной комиссии по делу генерала Корнилова глава Временного правительства заявил: «Генерал Деникин впервые начертал программу реванша – эту музыку будущего военной реакции». Задним числом, в эмиграции, Деникин писал:
