Jól ismert tény, hogy a harckocsi az I. világháborúban kezdte harctéri pályafutását. Jóval kevesebben tudják azonban, hogy az első ilyen jellegű eszköz tervei az Osztrák-Magyar Monarchiában készültek. A cs. és kir. vasúti-, és távíróezredben szolgáló Günther Burstyn főhadnagy (1879-1945) 1911-ben nyújtotta be a hadvezetésnek az általa Motorgeschütz-nek (motorlöveg) elnevezett szerkezet terveit. A korát jóval megelőző elképzelésben szerepeltek mindazok az ismérvek, amelyek a mai harckocsikat is jellemzik: a jármű motorja hátul helyezkedett el, lánctalpai a test alján futottak, a fő fegyverzet pedig egy 360 fokban forgatható toronyba került. A katonai vezetők azonban nem láttak fantáziát Burstyn terveiben, így a Motorgeschütz nem valósulhatott meg. 2011-ben a bécsi Heeresgeschichtliches Museum megépítette a harcjármű életnagyságú modelljét.
Az állóháború megtörésének módját kereső brit hadvezetés 1915-ben kezdett foglalkozni egy „szárazföldi csatahajó” megtervezésével. E célból egy munkabizottságot hoztak létre, amelynek olyan eszközt kellett alkotnia, ami képes volt megbirkózni a nehéz tereppel, páncélzata és fegyverzete segítségével pedig leküzdhette a megerősített német állásokat. 1915 szeptemberére készen állt a prototípus. A jármű neve Little Willie (Vilmoska) lett, így emlegette a brit sajtó a német trónörököst, Vilmos koronaherceget. A Little Willie felépítménye téglatest formájú volt, alján lánctalpakkal. Csupán egyetlen darabot építettek belőle, de kipróbálása értékes tapasztalatokat jelentett a későbbi harckocsi-fejlesztésekhez. Az ős-harcjárművet ma a bovingtoni The Tank Museum őrzi.
A sorozatban gyártott brit harckocsik azonban kevéssé emlékeztettek a Little Willie-re. Legszembetűnőbb tulajdonságuk a páncéltest szélén körbefutó lánctalp volt. A tervezés során felmerült a forgatható lövegtorony kialakítása a jármű tetején, de végül más megoldást választottak az alacsonyabb súlypont miatt. A fegyverzet kiugró gondolákban kapott helyet a harckocsi két oldalán. Az első változatoknál külön épültek ágyúval felszerelt Male (férfi) és csak géppuskákkal ellátott Female (női) egységek. A koncepció szerint egy-egy Male és Female párban működött, utóbbi az élőerőt, míg az ágyús jármű a megerősített pontokat pusztította.
A harckocsi megszületését a legszigorúbb titoktartás övezte, a britek még külön fedőtörténetet is alkottak a teljesebb álcázás érdekében. E szerint a nagy méretű járművek mozgó víztartályok, amelyek a Mezopotámiában harcoló csapatok számára készültek. Így lett az angol tartály szóból a harckocsi nemzetközi elnevezése a tank.
Az új fegyvert a somme-i offenzívában vetették be először 1916. szeptember 15-én, az észak- franciaországi Flers és Courcelette falvak között. A német csapatokra jelentős hatást gyakorolt a harckocsi, bár a siker inkább az eszköz pszichológiai hatásának volt köszönhető. A járművek közül több vált mozgásképtelenné műszaki hibák miatt. A tervezők kevés figyelmet fordítottak a küzdőtér kialakítására, ami hamar megbosszulta magát: az első harckocsizóknak el kellett viselniük a meleget, a motorzajt, valamint a kipufogó gázait és a fegyverzet lőporfüstjét. A járművek azonban sikeresen küzdötték le a terep nehézségeit, a páncélzat pedig általában elegendő védelmet biztosított, hacsak nem érte közvetlen tüzérségi találat az egységet. A sorozatban gyártott első modell a Mark I típusjelet kapta, a továbbfejlesztett változatokat az emelkedő római számok jelezték. Legtöbbet a Mark IV modellből gyártottak, mintegy 1222 darabot.
A francia haderő a brit sikert látva ugyancsak harckocsi-fejlesztésbe fogott. A munka eredménye lett a Schneider CA1, valamint a Saint-Chamond típus. Mindkettőnél az amerikai gyártmányú Holt lánctalpas traktort vették alapul, azonban a mezőgazdasági vontató teljesítménye nem bizonyult elegendőnek a páncélosok mozgatásához. A gyengén teljesítő modellekből ennek ellenére több száz példány készült.
Bár a nehéz harckocsikkal nem remekeltek, a francia fejlesztők egy kisebb páncélossal beírták magukat az eszköz történetébe. A Renault által gyártott FT modell nagy sikert aratott, összesen mintegy 2500 példányt gyártottak belőle. Az FT-k motorja hátul kapott helyet, a lánctalpak oldalt, a páncéltest aljára kerültek. A fő fegyverzet a jármű tetején elhelyezkedő, körbeforgatható toronyba került: egy 37 mm-es löveg, valamint egy géppuska. A személyzetet két fő alkotta. A típust az amerikai hadsereg is nagy számban alkalmazta. A Renault FT elismertségét jól jelzi, hogy a cég emblémája 1919 és 1923 között ezt a harcjárművet ábrázolta.
A cári Oroszországban is folytak kísérletek saját típusok megalkotására, gyártósorra azonban egyik sem került. A legismertebb orosz prototípus a Nyikolaj Lebegyenko nevéhez köthető Cár-harckocsi volt. A bizarr küllemű, leginkább egy óriás páncélozott triciklire emlékeztető eszköz mintegy 9 méteres magasságával használhatatlannak bizonyult a terepen.
Németország csak 1916 végén kezdte meg a saját harckocsi kifejlesztését, egyetlen sorozatban gyártott típusuk az A7V lett. A maga 33 tonnás önsúlyával ez lett az I. világháború legnehezebb harckocsija. A tekintélyes méretű páncéltestbe egy löveget és hat géppuskát építettek be, így a küzdőtérben legalább 18 ember munkájára volt szükség. Mindössze húsz darabot gyártottak belőle. Az A7V-t először 1918. március 21-én vetették harcba, április 24-én a franciaországi Villers-Bretonneux falu mellett pedig sor került a történelem első páncélos összecsapására. A három-három brit Mark IV és német A7V találkozása a németek vereségével zárult. A Mephisto névre keresztelt 506-os gyári számú A7V az ausztrál csapatok zsákmánya lett, ma a Queensland Museum műtárgyaként a típus egyetlen fennmaradt példánya.
Az összecsapásba később bekapcsolódott hét brit Medium Mark A Wipphet harckocsi is. Ezt a típust a könnyebb és gyorsabb páncélosokra felmerülő brit igény hívta életre. A Whippet, vagyis agár névre keresztelt modell súlya fele volt a 29 tonnás Mark IV-nek, de kétszer akkora sebességre is képes volt (13 km/h). 1918 márciusában került sor először a Whippet-ek harci alkalmazására, de hasznosságuk hamar bebizonyosodott. A németek is próbálkoztak hasonló könnyebb harckocsi megalkotásával, ennek azonban csak a prototípusa készült el a háború végéig.
Megjegyzendő, hogy bár a németek kevés harckocsit gyártottak, viszonylag nagy mennyiségű ellenséges harckocsi került használható, vagy könnyen javítható állapotban a kezükre. A háború végén legalább 170, működőképes állapotú, nagyobb részt brit eredetű jármű volt a német haderő birtokában.
Bár az osztrák-magyar haderő nem használt harckocsikat, egy brit Mark IV-es eljutott Magyarországra. Egy működésképtelen állapotú járművet a németek adtak át 1918 nyarán, amely József főherceg erdélyi hadi kiállításának fő attrakciója lett a Margitszigeten. Az uszályon kiállított páncélost deszkapalánk takarta a kíváncsi tekintetek elől, csak belépti díj ellenében lehetett megtekinteni. A befolyt összeget jótékony célra fordították.