Quand la Première Guerre mondiale éclate, les militaires réquisitionnent aussi les trois vaisseaux DELAG. À ce moment, ils ont déjà réformé trois autres zeppelins (LZ 3 « Z I » inclus). Cinq supplémentaires sont perdus dans des accidents, dans lesquels deux personnes périssent : une tempête pousse le zeppelin de la marine LZ 14 « L 1 » à couler dans la mer du Nord, noyant 14 soldats, et LZ 18 « L 2 » s'enflamme à cause de l'explosion d'un moteur, tuant la totalité de l'équipage.
En 1914 les nouveaux zeppelins ont des longueurs de 150 à 160 m et des volumes de 22 000 à 25 000 m3, leur permettant de transporter environ 9 tonnes. Ils sont le plus souvent mus par trois moteurs Maybach d'environ 300 ch chacun, leur permettant d'atteindre une vitesse d'environ 80 km/h.
le Département AviationDès 1913 — après la perte des dirigeables L-1 et L-2 —, Ferdinand von Zeppelin doute sérieusement de la valeur des dirigeables et commence à s’intéresser aux avions. En 1914, ses doutes deviennent une conviction, et c’est seulement sous la pression des autorités militaires (réquisition des usines...) que Luftschiffbau Zeppelin continue le développement des dirigeables. Sous la direction de l’ingénieur Claudius Dornier, le département « aviation » (Abteilung Flugzeug surnommé Abteilung Do) de la Luftschiffbau Zeppelin, construira entre 1914 et 1919 des hydravions dont le gigantisme n’a rien à envier aux dirigeables du même nom.
De la série SR-I, SR-II, SR-III et SR-IV, on retiendra particulièrement le SR-III, un hydravion de reconnaissance et de chasse aux sous-marins, de construction presque entièrement métallique (influencé par Junkers, à l’exception des ailes encore entoilées) dont les performances en 1917 étaient inégalées : charge utile d'env. 2000 kg, un poids total de 10 600 kg, une vitesse de 135 km/h avec une dizaine d’hommes d’équipage et une autonomie de 10-12 heures. Arrivé trop tard pour participer réellement au conflit, il échappe dans un premier temps aux destructions imposées par le traité de Versailles et est utilisé pour le déminage de la mer du Nord, tâche dans laquelle il se montrera d’une très grande fiabilité.
L’expérience acquise avec cet appareil servira ensuite à Dornier dans le développement d’une série d’hydravions (Wal, DO-24) qui connaitra le succès jusqu’après la deuxième guerre mondiale, et dont certains volaient encore dans les années 1960.
Les zeppelins sont utilisés comme bombardiers pendant la « der des ders » mais ne montrent pas une grande efficacité. Au début du conflit, le commandement allemand entretient de grands espoirs pour l'aéronef, car il semble avoir des avantages irrésistibles en comparaison avec les avions de l'époque - ils sont presque aussi rapides, transportent plus d'armement, ont une plus grande charge utile de bombes et un rayon d'action et une résistance très supérieures. Ces avantages ne se traduisent pas dans les faits. La première utilisation offensive de zeppelins a lieu deux jours seulement après l'invasion de la Belgique, par un seul aéronef, le Z VI, qui est endommagé par les tirs et est forcé de faire un atterrissage près de Cologne. Deux autres sont abattus en août et un est capturé par les Français. Leur utilisation contre des cibles bien défendues pendant le jour est une erreur et le haut commandement perd toute confiance dans les capacités du zeppelin, les transférant au service aérien de la marine pour d'autres missions. La mission principale des aéronefs est la reconnaissance au-dessus de la mer du Nord et de la mer Baltique, son long rayon d'action permit aux bateaux de guerre d'intercepter de nombreux vaisseaux alliés. Pendant la totalité de la guerre, 1 200 sorties en éclaireur sont effectuées. Le service aérien de la marine dirige aussi un certain nombre de raids stratégiques contre la Grande-Bretagne, montrant la voie dans des opérations de bombardement et obligeant les Britanniques à mettre à niveau leurs défenses anti-aériennes. Les premiers raids sont approuvés par le Kaiser en janvier 1915. Les objectifs sont militaires mais intervenant de nuit après que le couvre-feu devienne obligatoire beaucoup de bombes tombent au hasard dans l'est de l'Angleterre. Le premier raid a lieu le 19 janvier 1915, c'est le premier bombardement aérien de civils. Deux zeppelins lâchent 50 kg de bombes à forte explosion et des bombes incendiaires de 3 kg inefficaces sur King's Lynn, Great Yarmouth et les villages avoisinants. Il y a encore 19 raids en 1915, lâchant 37 tonnes de bombes, tuant 181 personnes et en blessant 455. Les défenses britanniques sont initialement divisées entre la Royal Navy et l'armée (cette dernière prend un contrôle total en février 1916) et une variété de mitrailleuses de calibre 4 pouces (10 cm) est convertie en mitrailleuses anti-aériennes. Des projecteurs de recherche sont introduits, d'abord aux mains de policiers qui confondent des nuages avec des aéronefs en attaque. Les défenses aériennes contre les zeppelins sont insuffisantes, souffrant surtout du manque d'appareils de visée. Les premiers succès visibles obtenus contre les dirigeables le sont en les bombardant d'un avion. Le premier homme à abattre un zeppelin de cette manière est R. A. J. Warneford du RNAS, volant sur un Morane Parasol le 7 juin 1915. En jetant six bombes de 9 kg, il met le feu au LZ 37 au-dessus de Gand et est décoré de la Victoria Cross.
Les raids continuent en 1916, Londres est accidentellement bombardée en mai. En juillet, le Kaiser autorise les raids directement contre les centres urbains. Il y a vingt-trois raids de dirigeable, qui larguent un total de 125 tonnes de bombes, tuant 393 personnes et en blessant 691. Les défenses antiaériennes deviennent plus efficaces et de nouveaux zeppelins sont introduits dont le plafond double de 1 800 m à 3 750 m. Pour éviter les projecteurs, ces aéronefs volent au-dessus des nuages autant que possible, descendant un observateur à travers la couche nuageuse pour diriger le bombardement. Cette sécurité accrue est contrebalancée par les contraintes supplémentaires sur l'équipage et l'introduction à mi-1916 des chasseurs tirant vers l'avant. Le premier zeppelin abattu dans ces conditions l'est le 2 septembre 1916 par W. Leefe-Robinson.
L'introduction de chasseurs efficaces marque la fin de la menace zeppelin. De nouveaux zeppelins sont mis en service pouvant opérer à 5 500 m mais en les exposant à des conditions extrêmes de froid, et à des sautes de vent pouvant éparpiller de nombreux raids de zeppelins. En 1917 et 1918, il n'y a que onze raids contre l'Angleterre, le dernier ayant lieu le 5 août 1918. Le capitaine de corvette Peter Strasser, commandant du département de l'aéronautique navale, meurt dans ce raid.
Un total de quatre-vingt huit zeppelins sont construits pendant la guerre. Plus de soixante sont perdus, dont la moitié par accident et l'autre contre l'ennemi. Cinquante et un raids sont accomplis, lâchant près de 200 tonnes en 5 800 bombes, tuant 557 personnes et en blessant 1 358. On a affirmé que les raids sont plus efficaces que les dommages ne l'indiquent en perturbant l'effort de guerre et mobilisant douze escadrons de chasseurs et 10 000 hommes pour la défense anti-aérienne.
Progrès technologiqueÀ part les problèmes stratégiques, la technologie du zeppelin est améliorée considérablement sous la pression de la demande pour les exigences militaires. Vers la fin de la guerre la société Zeppelin, essaime plusieurs annexes dans diverses parties de l'Allemagne avec des hangars plus près du front que Friedrichshafen, fournissant des aéronefs d'environ 200 m de longueur et plus et avec des volumes de 56 000 à 69 000 m3. Ces dirigeables peuvent transporter des charges de 40 à 50 tonnes et atteindre une vitesse de 100 à 130 Km/h en utilisant cinq ou six moteurs Maybach d'environ 260 ch chacun.
En fuyant les tirs ennemis, les zeppelins atteignent des altitudes de 7 600 m et sont aussi capable de vols au long cours. Par exemple, les LZ 104 « L 59 », basés à Jamboli en Bulgarie, sont envoyés pour renforcer les troupes en Afrique de l'Est allemande (l'actuelle Tanzanie) en novembre 1917. L'aéronef n'arrive pas à temps et doit retourner en apprenant la défaite allemande face aux troupes britanniques, mais il a parcouru 6 757 km en 95 heures et donc battu le record de la plus longue distance.
La fin des zeppelins dans la guerreLa défaite allemande dans la guerre marque aussi la fin des dirigeables militaires allemands, car les Alliés victorieux exigent un désarmement complet des forces aériennes allemandes et la livraison de tous les aéronefs comme réparations de guerre. En particulier, le Traité de Versailles comporte les articles suivants traitant des dirigeables explicitement :
« Article 198.
Les forces armées de l'Allemagne ne doivent pas inclure des forces aériennes militaires ou navales. [...] Aucun dirigeable ne doit être conservé.
Article 202.
Lors de l'application du présent traité, tous les matériels aéronautiques militaires et navals [...] doivent être livrés aux gouvernements des principaux alliés et pouvoirs associés. [...] en particulier, ce matériel inclura tous les objets sous les titres suivants qui sont ou ont été utilisés ou conçus pour des fins militaires :
[...]
Dirigeables capables de décoller, étant fabriqués, réparés ou assemblés.
Usines pour la fabrication de l'hydrogène.
Hangars et abris pour n'importe quel aéronef'
En attendant leur livraison, les dirigeables seront, aux frais de l'Allemagne, maintenus gonflés avec de l'hydrogène ; l'usine pour la fabrication de l'hydrogène, aussi bien que les abris pour dirigeables pourront, à la discrétion desdits pouvoirs, être laissés à l'Allemagne jusqu'au moment où les dirigeables seront transférés. [...] »
Le 23 juin 1919, une semaine avant que le traité ne soit signé, plusieurs équipages de zeppelin détruisent leurs aéronefs dans leurs hangars pour éviter la livraison. En faisant cela, ils suivent l'exemple de la flotte allemande qui a été sabordée deux jours auparavant à Scapa Flow. Les dirigeables restants sont transférés à la France, à l'Italie, au Royaume-Uni et à la Belgique en 1920.
La France utilisera le LZ-114, rebaptisé Dixmude, jusqu'en 1923 où il disparaitra en Mediterranée.
115 Zeppelins furent utilisé durant la Grande Guerre. Voici leur destin :
Posés en territoire ennemi : 07
Détruits en vol : 17
Détruits à l’atterrissage : 19
Détruits accidentellement : 26
Détruits en hangar : 08
Endommagés : 07
Transférés aux Alliés : 09
Détruits par l’Allemagne : 22