结果威尔逊还对调停抱有一定的幻想，在11月下旬，他想再一次派出豪斯上校到欧洲进行和谈，但是最后因为时间的缘故，此行被迫取消。这一次，威尔逊本打算让豪斯带去自己新的主张，他认为如果现在再不为和谈做出准备，那么美国和协约国必然会在潜艇危机上与同盟国一战。威尔逊已经草拟出了和谈初稿，讲述了战争的危害和对文明的破坏，战争的起因并不清晰，希望各个国家表明自己的战争目标。
此时德国率先获悉了威尔逊想要进行战争调停的计划，于是在12月12号，德国在美国之前向协约国发出了和平建议，以示自己和谈的诚意。六天之后，威尔逊向战争双方共同发出和平建议，提出双方在战争中所持有的目的，按照他们向本国人民和全世界一般地说明，实际上都是一样的。并且要一次为基础寻找到和谈的契机。
威尔逊还想通过自己的力量给英国施加压力，迫使他们接受德国的和平建议，加入到和谈中来。但是英国表示拒绝，理由是不希望“外部势力”左右战争的结果，在德国被彻底毁灭和消除之前，任何和平都是在妄想。12月30日，协约国表示不接受德国提出的和谈邀请，并且在1917年的1月12日表明了对美国不满，不希望美国将两个敌对集团混为一谈，这样混为一谈，直接违背了与过去相关的责任和将来保证的明显事实，而且威尔逊在提到这一点的时候并没有赞同的意思。
在协约国拒绝和谈之后，德国在给威尔逊的答复中指出：德国政府只有等到目前消耗性战争结束之后才能开始阻止未来新战争的工作。最后，德国也以委婉的方式拒绝了威尔逊的调停计划，结果威尔逊的战争调停最后以失败告终。
通往战争之路
调解失败后，威尔逊在1917年1月22日在参议员发表了一次名为“没有胜利的和平”演说，在演说中，威尔逊强调美国对于战争的看法是实现“没有失败者和胜利者”的和平，他不希望战争最后的结果出现一个国家对另一个国家的兼并和经济赔偿，这样换来的和平是不会长久的。英国方面认同威尔逊的做法，并且放缓了自己的姿态，宣布只要德国愿意走到谈判桌来，英国会在一个合理的基础上与其谈判。
但是德国完全无视威尔逊的呼吁和英国政府的邀请，德国政府宣布在1917年2月1日开始继续对英国、法国、意大利和地中海东部周围的海域进行没有警告的袭击，交战国和中立国的船只依然不会受到保护。对此，威尔逊感觉到失望之极，他没有了别的选择，只能宣布和德国解除外交关系，虽然这个时候威尔逊依然不愿进卷入到战争当中。
1917年1月17日，德国给美国的近邻墨西哥发了一封密电，表示一旦美国和德国之间爆发战争，希望墨西哥能够和德国结成盟友，作为条件，德国会为墨西哥政府提供财政援助，并且帮助墨西哥收回在19世纪美国和墨西哥的战争中失去的领土。最后还提出希望墨西哥总统卡兰萨力邀日本也加入到反对美国的同盟中来。
德国这样做的目的显然是想将美国困在北美大陆上，没有心思过多参与到欧洲的战争中来，这样便可以减轻对欧洲战火中盟国的压力。不过这份密电中途被英国情报机构截获破译，随后英国将这份密电报交给了美国。威尔逊看到之后大为光火，认为这是对美国自尊的玷污和对安全的挑战。3月1日，他将这份密电报公之于众，美国国内一片哗然，民众更加对德国恨之入骨，反对德国的浪潮在美国席卷开来。这份密电报也让美国国内那些一直保持对德妥协姿态的人无地自容。
此后，情形更加严峻起来，德国和之前一样，肆意向中立国船只发射鱼雷，这一次德国又击中了一艘美国商船，造成大量人员伤亡。这让美国国内的反德浪潮达到了顶峰，美国加入到战争当中已成必然。此时，俄国爆发十月革命，沙皇统治被无产阶级推翻，这在另一方面也促使美国加入到一战当中。4月2日，威尔逊再次发表演讲，名为“为了美国的权力和荣誉”，必须向德国宣战。两天后，参议对宣战决议进行了投票，结果以82票对6票通过，4月6日，众议院以373对50票的绝对优势通过了威尔逊的战争咨文，美国加入到协约国中，一同对抗德国。
分析美国和协约国之间联合原因，主要在以下几方面：经济上，由私人贷款促进的美国企业和协约国之间组成的武器订购之间的联系，控制了美国国内政治，这也是总统威尔逊宣布美国参战的原因；政治上，美国人因为和协约国之间在文化、历史溯源，以及政治方式上比较接近，从而会产生一种天然的联合倾向；军事上德国潜艇战策略造成美国大量公民伤亡，从而激怒了美国人。
美国的海陆军事行动
在参战之前，美国已经对自己的军备进行了扩充和更新，从海军方面来看，美国在1914年建造了排水量达到32000吨，装有12门14英寸的大炮的“新墨西哥”号战列舰，同时下水的还有“内华达”号，这是美国第一艘燃油机为动力的战列舰。
1917年4月10日和11日，美国海军部长丹尼尔斯与英国和法国的海军将领进行了商谈，换分了协约国的职责范围，美国主要负责西半球的巡逻和防御工作，并且协助英国海军在不列颠群岛周围进行巡逻。美国第一批六艘驱逐舰在5月4日的时候抵达了爱尔兰的昆斯顿，到八月的时候，美国已经派出47艘驱逐舰镇受灾欧洲水域。
为了控制德军的潜艇，协约国制定出了一项计划，用驱逐舰和其他军舰为横渡大西洋的商船护航。在11月17日，美国驱逐舰击沉了一艘前来入侵的德国潜艇。此外，美国海军还组成了远征军，海军的主要任务就是护送这些远征军。从1917年7月到1918年11月，海军建立143艘军舰组成的巡洋和运输部队。在战斗中，美国加紧了对同盟国部队的攻击，一支由120艘猎潜舰艇组成的编队在亚得里亚海与奥地利海军进行了一场战斗，这场战斗中美国海军还使用了水上飞机进行作战。
1918年6月，美国成为世界第一个在海上实施横断北海的巨大规模水雷布防，从而堵住了敌军潜艇的后路。据专家估计，如果要想让整合海洋的横截面不满水雷，大概需要四十万枚。维尔节约武器资源，美国科学家布朗发明了触角水雷，这样水雷所需的数量减少到十万枚左右。在布设这些水雷之前，美国海军将领林·罗德曼率领舰队前往奥克尼群岛支援在那里的英国海军，两只舰队的结合将外洋的德国海军堵截在了海湾之中，这样德国的海军士气严重挫败，也成为德国在1918年11月投降的一个重要因素。
与海战相比，陆战的形势完全不同，1917年6月，第一支美国陆军部队抵达了法国，到了1917年年底的时候，法国境内已经有将近二十万美国军队。在1917年下半年，下半年德国的在战争中有了明显的优势，他们发动的进攻击溃了意大利军和俄国军队，到了十一月，因为俄国发生十月革命，宣布退出第一次世界大战，这让十万德军能够转战到西线。1918年春天，德国军队已经在细线咱有绝对优势，面对德国人强大的活力，协约国军队溃不成军，在慌忙之中，协约国组成了最高作战委员会统一指挥抵抗，此时美国总统威尔逊宣布任命法军元帅费迪南·福熙为最高统帅，将美国四个师的军队交给其指挥。与此同时，美国向欧洲输送了大量给养，新造的许多运输舰船也投入使用，美国士兵源源不断地来到了欧洲。
1918年5月27日，德国发起了对埃纳的攻击，法国军队猝不及防，连连败退，在6月3日，德军已经攻击到了离巴黎只有56英里的马恩河。法国再一次向美国提出支援，美军的第二师和德国军队短兵相接，有效地阻止了德国人攻向巴黎。在接下来的反攻中，第二师以及属下的海军陆战队攻破德国军队的层层防御，向贝来奥森林发起了攻击，美国军队艰难的向前推进，浴血奋战了三个多星期，将德国人赶出了贝来奥森林。不过这场战斗让美军伤亡了9777人。
德国的形势一天不如一天，为了挽回败局，它们只能孤注一掷，速战速决。六月，德国在马恩河扇形地区发起了进攻。在美国军队和法国军队的配合下，法美联军在8月上旬将德国军队在这一地区肃清，美国第一军开始控制圣米耶尔附近的南部战线。9月26日，美国进行了参战以来最大规模的一次战斗，这场战斗名为“默滋-阿尔贡战役”。这次战斗共进行了四十多天，双方投入兵力120万人，坦克324辆、飞机840架。同时美国也为此付出了惨痛的代价，伤亡11.7万人。随着协约国在这场战争中的胜利，再加上英法的军队在北部和中部战线连战连捷，为战争最后的胜利做好了准备。
这时候，德国政府已经嗅到了战败的味道，此时协约国在兵力上占有了优势，统帅福熙准备在1919年春天开始新一轮的攻势。见到大势已去的德国开始打算进行和谈，不过协约国在外交上和德国周旋了将近一个月，最后还是决定要以武力作为最必要的方式。战场上连战连败的德国军队已经无力回天，而且内部已经出现了兵变，于是在11月11日双方签订了停战协定，第一次世界大战就此结束。
参议院否决了国联的提议
战争不仅影响着美国民众的思想，也影响着总统威尔逊对时局的判断。
威尔逊的性格以执拗着称，他经常对与自己政见不同的人进行排斥和打击。第一次世界大战进行期间，只要是有人和威尔逊的意见主张相左，那么这个人一定会被说成是“不爱国”的人。
在美国政界，威尔逊雄辩的口才无人能及，放眼当时全世界的政要中，水平和他在伯仲之间的人也是寥寥无几。他发表演说的时候，常常能够凭借自己高超的口才征服其他国家的政要，在停战协议书上签字。很多国家的群众认为听威尔逊的演讲就像是在听耶稣传播福音一般，极强的感染力往往能够穿越人的内心，每一句话都是最有分量、最精辟的言论。