В январе 1916 года жители Стамбула горячо приветствовали героя галлиполийской обороны как спасителя столицы Турции. За проявленную доблесть Мустафа Кемаль получил давно заслуженное им звание генерал-майора и титул паши и стал быстро продвигаться по служебной лестнице.
С 1916 года он последовательно командовал 16-м армейским корпусом в Закавказье, затем 2-й армией на Кавказском фронте и 7-й армией на Палестино-Сирийском фронте. В Закавказье успех сопутствовал русской Кавказской армии генерала от инфантерии Н.Н. Юденича. Она наносила турецким войскам одно поражение за другим.
Мустафа Кемаль-паша, равно как и его предшественник, просто не мог изменить ситуацию — на Кавказском фронте у него не осталось ни больших сил и средств, ни надежд на подход сильных резервов. Все подкрепления подвергались полному разгрому в первых же сражениях. С именем Мустафы Кемаль-паши связаны только два боевых успеха на Кавказском фронте во время турецкого контрнаступления в июне — августе 1916 года. Его корпус захватил населённые пункты Муш и Битлис. Однако русские их вскоре вернули.
7-я армия состояла в основном из частей, прибывших на Сирийско-Палестинский фронт из Галиции и Македонии, и входила в состав группы армий «Йылдырим», которой командовал германский генерал Эрих фон Фалькенгайн. В 1917 году Мустафа Кемаль-паша вступил с ним в серьёзный конфликт, отстаивая собственные взгляды на ведение войны, был отстранён от должности и отправлен в составе турецкой военной миссии в Германию.
В январе 1918 года опальный генерал вновь командовал 7-й армией, отступившей под давлением английских войск на север Сирии. Он пытался изменить ход военных событий, но безуспешно. В конце октября принял вместо фон Фалькенгайна командование над группой армий «Йылдырим», хотя она фактически уже не существовала. В том же месяце был назначен флигель-адъютантом турецкого султана-калифа Мехмеда VI Вахидэддина.
После завершения Первой мировой войны генерал Мустафа Кемаль-паша получил должность инспектора 3-й армии, расквартированной в Восточной Анатолии со штабом в городе Самсуне, оккупированном английскими войсками. Там он попытался оказать сопротивление действиям победителей в войне, но неудачно.
Активный участник движения младотурок, Мустафа Кемаль-паша руководил национально-освободительной революцией в Турции в 1918-1923 годах. Когда султан Мехмед VI сместил правительство Талаат-паши и заменил его беспартийным кабинетом Ахмета-Иззет-паши, руководство турецкой армией перешло к адъютанту султана. Он пользовался неоспоримым авторитетом в армейских кругах и стремился к подлинному суверенитету побеждённой в мировой войне Турции.
Тем временем Кемалистская революция набирала силу. 23 апреля 1920 года Великое национальное собрание Турции, председателем которого был Мустафа Кемаль-паша, объявило себя носителем верховной власти в государстве. В сентябре 1921 года султан был вынужден передать своему бывшему адъютанту звание и должность Верховного главнокомандующего.
На этом высоком посту Мустафа Кемаль-паша вновь отличился на военном поприще, на сей раз в греко-турецкой войне 1920-1922 годов. Высадившись в Смирне (современный город Измир), греческие войска сумели пробиться в центральные области страны и захватили во Фракии город Адрианополь (современный Эдирне), в Анатолии — город Ушак, в 200 километрах от Смирны и южнее Мраморного моря города Бандырма и Бурса. Греция в той войне получила всестороннюю военную помощь Лондона.
На юго-западе Анатолии высадились итальянские экспедиционные войска. Но Мустафе Кемалю-паше в ходе организованных им переговоров удалось добиться, чтобы итальянцы покинули Анатолию. Из Киликии вывела свои войска Франция.
Верховный главнокомандующий принял ряд мер для повышения боеспособности турецкой армии, которая под его личным руководством провела ряд успешных операций против войск Греции. Одновременно на оккупированной греческими войсками территории Анатолии началось партизанское движение.
Первое крупное сражение в греко-турецкой войне произошло в январе 1921 года у Иненю. Наступавшие на город Эскишехир греческие войска под командованием генерала Папуласа были отброшены турецкими войсками под командованием Исмет-паши. Грекам пришлось отступить к городу Иненю. Однако получив подкрепление, Папулас предпринял новое наступление. В марте того же года состоялось второе сражение у Иненю, но упорно оборонявшиеся турки опять отразили натиск противника.
Вскоре король Греции Константин I принял на себя главное командование и начал новое наступление от Эскишехира на турецкие укрепления у Афьон-Карахисара. Мустафе Кемаль-паше пришлось отдать приказ об отступлении на новые оборонительные позиции к реке Сакарья. В этих боях турецкие потери превысили 11 тысяч человек, греки потеряли около 8 тысяч убитыми и ранеными.
За победу турецкой армии в многодневных упорных боях в августе — сентябре 1921 года на реке Сакарья Мустафа Кемаль-паша, лично командовавший здесь турецкой армией, получил высшее воинское звание маршала и почётный титул «гази» («победоносный»).