В августе 1907 г. он женился на Ольге Михайловне Иваненко, 24-летней дочери камергера и фрейлине императрицы. К 1914 г. в семье родилось трое детей: дочь Елена, сын Петр и дочь Наталия. В мае 1912 г., успешно пройдя курс в Офицерской кавалерийской школе, он был назначен командиром эскадрона л-гв. Конного полка. В августе 1913 г. был произведен в ротмистры гвардии.
В июле 1914 г. в составе полка Врангель выступил на Первую мировую войну. 6 августа в бою под Каушеном (Восточная Пруссия) во главе эскадрона атаковал в конном строю немецкую батарею и отбил два орудия; эскадрон понес большие потери в личном и конском составе, а Врангеля, под которым последним выстрелом из неприятельского орудия была убита лошадь, наградили орденом Св. Георгия IV ст. В сентябре был назначен начальником штаба Сводно-кавалерийской дивизии, а затем – помощником командира л.-гв. Конного полка по строевой части. В декабре был назначен флигель-адъютантом императора и произведен в полковники гвардии.
В апреле 1915 г. Врангель был награжден Георгиевским оружием за то, что 20 февраля во время Праснышской операции (Польша) во главе дивизиона успешно провел разведку, захватил переправу через речку Довину, а при дальнейшем наступлении бригады выбил две роты немецкой пехоты с трех укрепленных позиций, захватив при этом пленных и обоз. В октябре он был назначен командиром 1-го Нерчинского полка Забайкальского казачьего войска, в декабре 1916 г. – командиром 2-й бригады Уссурийской конной дивизии. Участвовал в боевых действиях на Юго-Западном и Румынском фронтах; жена находилась с ним на фронте, работая в медицинских учреждениях частей, которыми он командовал.
В январе 1917 г. Врангель был произведен за боевые отличия в генерал-майоры (получение им генеральского чина на 13-м году службы стало самым быстрым в императорской армии начала XX в.) и назначен временно командующим Уссурийской конной дивизией. Стойкие монархические убеждения не мешали ему трезво оценивать слабость и ошибки императора Николая II и критически относиться к работе его правительства. Однако Февральскую революцию и установление власти Временного правительства он встретил враждебно, поскольку это ускорило разложение армии. В пределах возможного он противодействовал деятельности выборных солдатских комитетов в подчиненных частях и боролся за сохранение дисциплины. 9 июля он был назначен командующим 7-й кавалерийской дивизией, а через день – командующим Сводным конным корпусом. Командуя им, он прикрыл отход пехотных частей к линии реки Сбручь во время Тарнопольского прорыва немецких войск в период с 10 по 20 июля, за что был награжден солдатским Георгиевским крестом IV ст.
9 сентября 1917 г. приказом А.Ф. Керенского, занявшего после ликвидации мятежа генерала Л.Г. Корнилова должность верховного главнокомандующего, Врангель был назначен командиром 3-го конного корпуса, стоявшего под Петроградом. Однако, когда он прибыл из Ясс (Румыния) в Петроград для принятия командования, выяснилось, что на эту должность уже назначен генерал П.Н. Краснов. Поскольку армия быстро разлагалась, участились случаи расправы солдат с офицерами, авторитет Временного правительства падал, а угроза захвата власти большевиками росла, Врангель предпочел подать в отставку. Однако Керенский отставку не принял и через несколько дней Врангелю была предложена должность командующего войсками Минского округа, от которой он отказался. В ноябре, после большевистского вооруженного переворота в Петрограде уехал к семье в Крым. Собирался пробраться на Дон в Добровольческую армию генерала Корнилова, но в феврале 1918 г. в Ялте был арестован революционными матросами Черноморского флота и избежал расстрела только благодаря заступничеству жены. После занятия Украины и Крыма немецкими войсками, в поисках возможности принять участие в борьбе с большевиками, Врангель в мае 1918 г. ездил в Киев, где встречался с гетманом Украины генералом П.П. Скоропадским, своим бывшим сослуживцем. Но на его предложение стать начальником штаба украинской армии (реально еще не существующей) ответил отказом, поскольку был убежден, что Германия стремиться расчленить Россию и не поможет создать на территории Украины многочисленную армию, способную бороться против большевиков. Прожив лето в своем имении в Минской губернии, он вернулся в августе в Киев, где встретился с генералом А.М. Драгомировым. Тот принял предложение генерала М.В. Алексеева прибыть на Кубань, в Добровольческую армию, чтобы ехать затем в качестве его помощника на Волгу, где союзники по Антанте планировали воссоздать во главе с Алексеевым Восточный фронт против немцев и большевиков. Получив предложение Драгомирова ехать вместе с ним сначала на Кубань, а затем на Волгу, где приступить к формированию конных частей, Врангель согласился. 25 августа он прибыл с семьей в Екатеринодар, занятый Добровольческой армией под командованием генерала А.И. Деникина. Там, однако, выяснилось, что Алексеев тяжело болен и о его переезде на Волгу речь уже не идет. Представившись Деникину и вступив в Добровольческую армию, Врангель 31 августа был назначен временно командующим 1-й конной дивизией. Успешно командуя дивизией при освобождении от большевиков Северного Кавказа, он был назначен в октябре ее начальником.
В ноябре Деникин назначил его командиром 1-го конного корпуса и за боевые отличия произвел в генерал-лейтенанты. В ходе создания Вооруженных сил на юге России (ВСЮР) и их реорганизации в декабре был назначен главкомом ВСЮР Деникиным командующим Добровольческой армией, а в январе 1919 г. – командующим Кавказской Добровольческой армией. От других командующих армиями его отличала намного более решительная и жесткая борьба с грабежами жителей, пьянством, взяточничеством и участием офицеров в спекуляции продовольствием и промтоварами, поскольку они разлагали войска и настраивали против них местное население. В феврале заболел сыпным тифом, лечился в Кисловодске; несколько дней находился при смерти; приходя изредка в сознание, говорил, что Бог наказывает его «за непомерное честолюбие» и давал обет, если поправится, не быть более столь честолюбивым. По выздоровлении Врангель вернулся в строй и 8(21) мая был назначен командующим Кавказской армией, действующей на царицынском направлении. В ходе операции по занятию Царицына предъявлял претензии штабу главкома по поводу недостаточного, на его взгляд, снабжения и пополнения армии. Он считал главной задачей ВСЮР соединение с армиями верховного правителя адмирала А.В. Колчака в районе Саратова для последующего совместного наступления на Москву. Соответственно, по его мнению, главный удар должна наносить именно его армия в направлении Царицын – Саратов. Когда же в июне армии Колчака под ударами войск советского Восточного фронта отошли за Урал, Врангель быстро изменил свою точку зрения и предложил Деникину сосредоточить в районе Харькова группу в составе 3 – 4-х конных корпусов (подразумевая, что сам будет командовать ею) для нанесения удара в направлении на Москву. Но Деникин отверг его предложение и после взятия Царицына издал 20 июня (3 июля) директиву (так называемую «московскую»), согласно которой главный удар на московском направлении через Харьков – Курск – Орел – Тулу наносила Добровольческая армии генерала В.З. Май-Маевского. Кавказской же армии ставилась задача наступать на Москву через Саратов – Пензу – Нижний Новгород – Владимир. Врангель счел эту директиву «смертным приговором» ВСЮР, армии которых должны были наступать на Москву по трем расходящимся направлениям (как он выразился, «бить не кулаком, а растопыренными пальцами»). Деникин расценивал претензии Врангеля и его предложения по стратегическому плану как результат, во-первых, опасения, что подчиненные ему войска, численно уступая противнику, потерпят поражение на саратовском направлении, и во-вторых, стремления «первым войти в Москву». Постепенно стратегические разногласия Врангеля с Деникиным переросли в политические. Хотя сам Врангель не разделял радикальные взгляды монархически настроенных офицеров, что следует немедленно провозгласить целью ВСЮР восстановление монархии, он стал центром притяжения правых, монархических сил. Консервативные круги генералитета, помещиков, крупной буржуазии, церковников и общественных деятелей, недовольные «непредрешением» Деникина, его ставкой на партию кадетов и «демократической» внутренней политикой, стали выдвигать Врангеля как альтернативу Деникину на посту главкома ВСЮР.
