Đầu tháng 8 năm 1914, Chiến tranh thế giới thứ nhất bùng nổ, Eberbach cùng trung đoàn ông được điều động tác chiến trong vùng núi Vosges tại miền Nam Pháp. Sau 1 tháng chiến đấu, trung đoàn được dời đến mặt trận Cambrai-Thiepval trên mạn bắc Pháp. Tại đây Eberbach tham gia nhiều trận đánh cận chiến bằng lưỡi lê và ban thưởng Huân chương Thập Tự Sắt hạng 2 ngày 12 tháng 10 năm 1914. 4 ngày sau, ông được phong cấp Trung sĩ, và cũng vào hôm đó, ông bị thương do trúng mảnh pháo ở phần trên bắp đùi. Đại đội trưởng của Eberbach ra lệnh đưa ông vào viện quân y, nhưng ông kháng lệnh vì không muốn bỏ rơi đồng đội nơi tiền tuyến. Eberbach trở thành học viên sĩ quan vào tháng 1 năm 1915 và được gắn lon Thiếu úy vào ngày 24 tháng 2, chỉ sau 9 tháng phục vụ tại ngũ.[6].

Ngày 15 tháng 5 năm 1915, Eberbach được phân công làm trung đội trưởng 1 trung đội của Đại đội 8 Trung đoàn Bộ binh Dự bị 122.[7] Trong suốt mùa hè năm đó, ông tham gia chặn đánh nhiều cuộc tấn công lớn của quân đội Pháp. Khi Pháp mở chiến dịch đánh chiếm Champagne ngày 25 tháng 9, Eberbach và trung đội mình nhận nhiệm vụ chốt giữ tuyến phòng thủ đầu của Đức. Trung đoàn 180 đánh bại đợt tập kích đầu tiên của bộ binh Pháp, nhưng sau đó trung đội Eberbach bị mất liên lạc với các đơn vị kề bên. Quân Pháp tràn qua kẽ hở giữa trận tuyến Đức và vây khốn Eberbach cùng trung đội ông. Theo Điều lệ Tác chiến của Bộ Tổng tham mưu Đức, mọi lãnh thổ bị địch chiếm trên tiền tuyến phải được giành lại ngay bằng một cuộc phản kích của quân tuyến sau. Nắm vững quy định này, Eberbach quyết định chiến đấu giam chân địch chứ không rút lui. Sau 8 tiếng đồng hồ tả xông hữu đột giữa vòng vây, trung đội ông cạn dần đạn dược mà vẫn chưa nhận được "tín hiệu" khả quan từ tuyến sau. Eberbach phải dẫn quân mở đường máu để thoát về hậu cứ, nhưng bị lính Pháp đón lõng và bắn vỡ mũi. Ông lăn ra bất tỉnh và bị bắt sống cùng những người sống sót trong trung đội ông.[8]

Tháng 12 năm 1916, để đổi lấy một tù binh Pháp bị trọng thương, người Pháp giao trả Eberbach cho Đức. Ông được đưa đến chữa trị trong 1 bệnh viện ở Thụy Sĩ, nơi ông trải qua nhiều cuộc phẫu thuật và được lắp một chiếc mũi giả. Ngày 10 tháng 5 năm 1917, khi đang nằm viện, Eberbach hay tin Nhà nước Württemberg trao tặng ông Huân chương Friedrich hạng II đính kèm Thanh gươm. Ông về nước vào ngày 26 tháng 8 năm 1917, nhưng chưa thể ra trận ngay, mà phải an dưỡng tại một quân y viện ở Tübingen. Ngày 4 tháng 10 năm 1917, Hoàng đế Đức tặng Eberbach tặng Huân chương Thập tự Sắt hạng I để tưởng thưởng cho lòng dũng cảm của ông trong trận đánh ngày 25 tháng 9. Sau khi trở lại tiền tuyến vào cuối tháng 10, Eberbach được thuyên chuyển làm trung đội trưởng Đại đội 10 Trung đoàn Bộ binh 146 (Đông Phổ) đóng tại Macedonia vào tháng 12 năm 1917.[6][9]

Tháng 2 năm 1918, Bộ Tổng tham mưu Đức điều Trung đoàn 146 qua giúp quân Thổ Nhĩ Kỳ đánh quân Anh ở Palestine. Tại đây, ông nhiều lần thể hiện lòng dũng cảm và mưu trí trong các trận chiến trên sông Jordan.[6][9] Thấy Eberbach nói giỏi tiếng Thổ (do ông từng tiếp xúc với tù binh Thổ trong các trại giam của Pháp), cấp trên cử ông làm sĩ quan giao liên tại Bộ Tư lệnh Tập đoàn quân số 8 (Thổ Nhĩ Kỳ) ở Tulkerim. Khi mặt trận quân Thổ tan vỡ vào ngày 20 tháng 9 năm 1918, Tư lệnh Tập đoàn quân số 8 giao Eberbach cầm một nhúm quân Thổ, Đức, Áo chặn hậu cho đại binh Thổ rút chạy an toàn. Eberbach đã đẩy lui nhiều đợt tấn công của kỵ binh Anh, nhưng sau đó mắc bệnh sốt rét và bị bắt sống vào ngày 23 tháng 9. Người Anh đưa ông đi điều dưỡng trong 1 quân y viện tại Cairo.[10][6] Ngày 18 tháng 10 năm 1918, ông được quân đội Đức thăng cấp hàm Thượng tá. Sau khi phục sức, ông bị giam cầm tại Sidi Bishr (gần Alexandria) trong một thời gian ngắn, rồi được thả về nước ngày 16 tháng 11 năm 1919.[6]