В начале апреля 1940 года немецкие войска напали на Данию и Норвегию — началась операция «Везербунг». В операции участвовал 40-й отдельный танковый батальон (Panzer Abteilung zur besonderer Vervendung 40). Батальон был создан 8 марта 1940 года и состоял из трех рот. К моменту начала боевых действий в нем насчитывалось 69 танков — из них сорок два Pz.I и шесть Pz.Kl.Bf.Wg.
9 апреля 1940 года 1 — я и 2-я роты пересекли вместе с остальными частями вермахта датскую границу, в то время как 3-я направлялась к берегам Норвегии на борту транспортных кораблей. К месту назначения добрались только две машины: Panzerkampfwagen I и Pz.II, остальные ушли на дно вместе с судном после атаки английской подводной лодки. 20 апреля в Осло прибыли 1 — я и 2-я роты.
40-й батальон поддерживал 164-ую пехотную дивизию, наступавшую в Центральной Норвегии в районе озера Мьёса. Хотя французы применяли несколько R-35, танковых столкновений во время этих боев не произошло. Точных данных о потерях батальона кет, но возможно, что их доля составила 25 % от общего числа задействованных машин (15 из 69). После операции «Везербунг» 40-й танковый батальон находился в Осло. Зимой 1942 года его перевели в Финляндию.
10 мая 1940 года к началу кампании на Западе в эксплуатации еще находилось 1214 танков Pz.I. В развернувшемся наступлении участвовало 523 танка и около 90 командирских машин. Большая их часть была сосредоточена в танковых дивизиях группы армий «В» генерал-полковника фон Бока, наносивших удар по Бельгии и Голландии — 3-я, 4-я и 9-я дивизии располагали 380 Pz.I. Танковые соединения армейской группы «А», находившейся под командованием генерал-полковника фон Рундштедта, имели относительно немного таких машин. Только 5-я танковая дивизия насчитывала 140 Pz.I, в остальных дивизиях их число не превышало 30 единиц.
Первое крупное танковое сражение произошло 12–13 мая 1940 года около Намюра, где 3-я и 4-я немецкие танковые дивизии встретились с французской механизированной бригадой. Французы применили большое количество танков S-35 и Н-35, которые нанесли чувствительные потери корпусу Гепнера, В сражении было подбито 64 Pz.I.
Французские танки превосходили все типы немецких машин по бронированию, вооружению, но в то же время существенно проигрывали им в скорости. Тактические методы и системы связи танковых частей были, мягко говоря, архаичны.
Французское командование распылило все бронетанковые силы по пехотным дивизиям, придерживаясь военной доктрины времен первой мировой войны, и не смогло адекватно реагировать на стремительное продвижение мобильных частей вермахта. Французские танки еще не раз пытались остановить врага, проведя десятки контратак. Особенно сильное впечатление на немецких танкистов произвела атака французской бронетанковой дивизии 10 июня 1940 года, когда они столкнулись с большим количеством тяжелых В-Ibis. Входе боя немцы лишились более 100 машин (в т. ч. около 40 Pz.I). 11 июня сложилась похожая ситуация — на поле битвы неподвижно застыли 35–40 немецких танков. В этих сражениях впервые отличился генерал де Голль. Но французы медлили и не сумели развить свой первоначальный успех. Немцы тем временем подтянули тяжелую артиллерию, бросили в бой пикирующие бомбардировщики и быстро переломили ситуацию. 25 июня Франция пала. За шесть недель боев немцы потеряли 182 танка Pz.I.
В Балканской кампании Pz.I применялся в очень незначительном количестве в составе 2-й, 5-й и 11-й танковых дивизий. Оборона югославских войск была прорвана уже в первый день наступления, а через неделю были подавлены все серьезные очаги сопротивления, Греческая армия сражалась более упорно, но потери, понесенные во время боев с итальянцами, и общая неблагоприятная стратегическая обстановка вскоре привели греков к полному поражению. Сведений о боевых потерях среди Pz.I нет, лишь в мемуарах некоторых немецких офицеров встречаются упоминания о машинах, вышедших из строя по техническим причинам.
В конце марта 1941 года в Северной Африке развернули наступление немецко-итальянские войска под командованием генерала Роммеля. Гитлер и командование вермахта основное внимание в это время уделяли подготовке операции «Барбаросса», поэтому танковый парк немецкого Африканского корпуса оставлял желать лучшего. Так, в составе 5-й легкой дивизии в Триполи прибыли 25 танков Pz.I. В течение следующих нескольких месяцев еще не менее 20 таких машин было направлено на африканский театр боевых действий. Pz.I, воевавшие в североафриканской пустыне, оснащались большими фильтрами и улучшенной системой вентиляции.