Детство провел в бедности. На военной службе с 1909 года. Как соискатель офицерского звания (фанен-юнкер) служил в 52-м пехотном полку. В 1910 году произведен в офицеры, получив чин младшего лейтенанта. Продвижение по службе в кайзеровской армии было очень медленным не только для офицеров из простонародья, таких как Модель, но даже и для выходцев из дворянского сословия. Поэтому до начала Первой мировой войны Модель так и оставался в прежнем чине. Участник Первой мировой войны на Западном фронте. Почти всю войну провел на фронте, в боевых частях, командовал ротой. Таких в ту пору называли «окопниками». Несколько раз был ранен, за боевые отличия отмечен рядом наград, в том числе Железным крестом 2-й и 1-й степени. В конце войны переведен в Генеральный штаб (случай исключительный для офицера, не имеющего за плечами Военной академии).
Войну закончил обер-лейтенантом. После ликвидации кайзеровской армии оставлен служить в рейхсвере — армии Веймарской республики (1919). Службу проходил во 2-м пехотном полку, дислоцированном в Восточной Пруссии.
В конце 1920-х годов переведен в Военное министерство, где занимал должность начальника отдела подготовки личного состава, затем — технического отдела. Автор, получивший большую известность книги об одном из героев Освободительной войны германского народа от наполеоновского ига в 1813 году генерал-фельдмаршале А. Гнейзенау. Продвижение по службе в рейхсвере также шло довольно медленно. Только в конце 1932 года Модель получил звание подполковника. Как специалист по техническим вопросам в составе военной делегации рейхсвера посетил СССР.
В январе 1933 года поддержал приход к власти в Германии нацистов и сразу же стал их активным сторонником, а позднее — фанатичным приверженцем. Такая линия поведения Моделя в немалой степени способствовала его военной карьере. Познакомился с Геббельсом, который представил его А. Гитлеру. На фюрера Модель произвел благоприятное впечатление и снискал его благосклонность. В 1934 году получил чин полковника, а в 1938 году был произведен в генерал-майоры.
Во время Чехословацкого кризиса 1938 года по указанию Гитлера планировалось назначение Моделя начальником штаба группировки войск, предназначенной для вторжения в Чехословакию. Но после Мюнхенского соглашения необходимость в создании такой группировки отпала. В октябре 1938 года Модель был назначен начальником штаба 4-го армейского корпуса — 4-го военного округа (штаб — Дрезден), которым командовал генерал В. фон Шведлер. В этой должности участвовал в Польской кампании 1939 года, в ходе которой 4-й армейский корпус входил в состав 10-й армии (генерал В. фон Рейхенау), действовавшей на главном направлении. Во время Французской кампании 1940 года был начальником штаба 16-й армии (генерал Э. Буш).
В ноябре 1940 года Модель назначен командиром 3-й танковой дивизии и произведен в генерал-лейтенанты. Во главе этой дивизии, входившей в состав 2-й танковой группы генерала Г. Гудериана, Модель вступил в войну против Советского Союза (июнь 1941 года). Части 3-й танковой дивизии с успехом сражались под Белостоком, Минском и Смоленском, форсировали реки Западный Буг, Березину и Днепр, взяли Бобруйск. Находясь на острие удара танковой группы Гудериана, дивизия Моделя сыграла важную роль в окружении и разгроме крупных группировок советских войск южнее и юго-западнее Смоленска (июль-август 1941 года). Затем, когда 2-я танковая группа повернула на юг, Модель по-прежнему действовал на направлении ее главного удара. 15 сентября 1941 года его дивизия соединилась с 9-й танковой дивизией 1-й танковой группы Клейста, наступавшей с юга, от Днепра, навстречу 2-й танковой группе. В результате была завершена операция на окружение киевской группировки советских войск — крупнейшая за всю Вторую мировую войну операция на окружение. В октябре 1941 года назначен командиром 41-го танкового корпуса, входившего в состав 3-й танковой группы (генерал Г. Рейнгардт), и одновременно получил чин генерала танковых войск. За боевые заслуги в летне-осенней кампании 1941 года награжден Рыцарским крестом.
