在第一次世界大战中，尽管日本并没有直接卷入欧洲战事，但是在亚洲和太平洋地区，日本海军仍然与德国发生了冲突，占领了德国在亚太地区的殖民地。并在英国的再三要求下，日本海军派出军舰远赴欧洲地中海，积极为协约国提供护航行动。
围攻青岛
在一战爆发之前，日本就对德国统治下的青岛虎视眈眈了。1914年9月5日，日本海军的若宫丸号（Wakamiya）水上飞机母舰上起飞了一架毛利司.法曼式水上双翼飞机，攻击了停泊在胶州湾的奥匈帝国伊丽莎白皇后号（Kaiserin Elisabeth）巡洋舰和德国美洲虎号（Jaguar）炮艇。这是世界上第一次成功从海面发动的空中攻击，具有划时代的意义。随后日本海军出动了4架水上飞机轰炸了德军在地面的通信和指挥中心，还击伤了一艘布雷舰。
若宫丸号水上飞机母舰
强占特鲁克
日本海军还长驱直入中太平洋，夺取了德国的殖民地密克罗尼西亚群岛、加罗林群岛和马绍尔群岛，包括后来在太平洋战争中成为日本海军联合舰队在本土之外最大的基地——特鲁克岛。直到二战结束这些岛屿才脱离日本的殖民统治。
拒绝英国租借金刚号
由于与德国的海战日益吃紧，英国向日本正式提出请求，希望租借四艘最新锐的金刚级战列巡洋舰（金刚、比叡、雾岛、榛名）。金刚级战列巡洋舰是世界上首批装备了356毫米（14英寸）主炮的主力军舰之一，是当时最强大的战列巡洋舰。其中首舰“金刚”号（Kongo）由英国维克斯造船工程公司制造，其余三艘分别由日本国内横须贺、川崎、三菱造船厂承建。当然，即使是大英帝国，日本人也不给面子。日本海军一口拒绝了英国的请求，日本人可舍不得拿这四艘宝贝军舰去跟德国人死磕。
金刚号战列巡洋舰
地中海护航
随着德国开始实施无限制潜艇战，同时也应英国的要求。1917年3月，日本海军派出一支舰队来到地中海，为协约国护航。这支护航舰队包括“明石”号巡洋舰（Akashi）和8艘最新式的驱逐舰（梅、楠、枫、桂、柏、松、杉、榊），基地为马耳他。1917年6月，“出云”号巡洋舰（Izumo）替代了明石号，又增加了四艘驱逐舰（樫、桧、桃、柳），后来又加入了“日进”号巡洋舰（Nisshin）。整个一战期间，日本海军在地中海一共开展了788次护航行动。1917年6月11日，“榊”号驱逐舰被德国潜艇发射鱼雷击中，造成59人死亡。在马耳他的海军公墓，还有一座纪念碑，专门纪念在地中海护航行动中牺牲的72名日本海军官兵。
明石号巡洋舰
1918年，日本海军还派出“吾妻”号装甲巡洋舰（Azuma）前往印度洋参加护航行动，保护从苏伊士运河到新加坡的这条主要航线。战后，日本海军还获得了7艘德国潜艇作为战利品，日本对这些潜艇进行了仔细的分析和研究，对以后潜艇工业的发展起到了相当大的作用。
1932年停泊在上海的出云号巡洋舰
日本海军在一战中的出色表现，让协约国集团非常满意。因此，在接下来的巴黎和会中，日本获得了巨大的利益，接收了德国在远东的殖民地和各种特权，从而进一步刺激了日本海军的发展。一战结束后不久，日本海军就提出“八八”舰队计划，毫不犹豫的加入到列强的疯狂造舰竞赛中。