Quand la première guerre mondiale fut déclarée en 1914, les Pouvoirs Centraux voulaient que le roi Carol déclare la guerre contre les Alliés mais, le gouvernement roumain décida de demeurer neutre. Marie et Ferdinand ne se trouvaient pas à Sinaia quand le roi mourut quelques mois après le début de la guerre, le 9 octobre 1914. Le prince Stirbey téléphona à la princesse Marie tôt le matin du 10 octobre pour lui annoncer la triste nouvelle. Quand Marie arriva à Sinaia, elle s'agenouilla au chevet du roi mort et lui fit une promesse silencieuse: 'Ne craignez rien mon oncle, nous continuerons votre travail. Votre main s'est parfois montrée dure et vous avez torturé ma jeunesse mais, vous étiez apte à régner et juste... Oui mon oncle, je vais tenter de devenir comme vous, loyale jusqu'à la mort et, j'aimerais mon pays comme vous l'avez fait. Nous continuerons votre travail bravement et sans crainte, si Dieu le veut'. Quand le roi Ferdinand prêta serment devant le Parlement, la nouvelle reine fut acclamée par le peuple qui criait 'Regina Maria'. La reine Elizabeth ne survécut que 17 mois à son époux.
La Roumanie demeura neutre pendant les deux premières années de la guerre. Les Pouvoirs Centraux essayèrent plusieurs fois de rallier le pays à leur cause et, dans une ultime tentative, les ministres allemands et autrichiens approchèrent la reine Marie mais elle, croyant que l'Angleterre devait remporter la dernière bataille, ne céda pas; elle dit même: 'Je mourrais de douleur si la Roumanie entrait en guerre contre l'Angleterre'. Au printemps de 1916, la Russie préparait une attaque sur le front est, en juillet, les russes avaient avancé jusque dans les Carpathes. Les Alliés avaient besoin de la Roumanie à leurs côtés pour rétablir la balance de pouvoir, ils affirmèrent au ministre Bratianu que la Roumanie devait entrer en guerre. Bratianu n'attendait que ça. Il demanda à la reine Marie d'envoyer des lettres à ses cousins George V de Grande-Bretagne et Nicholas II de Russie leur demandant l'annexion à la Roumanie de la Transylvanie de Banat et de Bukovina en échange de l'adhésion de la Roumanie à la cause des Aliés. Le 17 août 1916, la Roumanie signa un traité avec les Alliés qui acceptaient les conditions qu'elle avait posées. Les Alliés acceptèrent également d'admettre la Roumanie dans les conférences de paix. Le roi Ferdinand déclara la guerre à l'Allemagne contre sa volonté car, il était fidèle aux Hohenzollerns. L'empereur Wilhelm effaça son nom de l'arbre généalogique des Hohenzollerns.
Le 28 août 1916, la Roumanie entama une offensive qui aurait dû compter les russes, les italiens, les français et les britanniques. Mais, à ce moment précis, les troupes russes subissaient la défaite et l'offensive italienne échouait. La Roumanie demeura seule coinçée entre ses ennemies, la Bulgarie et l'Autriche et le 23 novembre elle se retrouva occupée par les allemands venus des autres fronts.
Pendant ce temps, Marie était éprouvée par la maladie de son fils cadet Mircea qui avait contracté la fièvre typhoïde. Barbo Stirbey, qu'on disait être le père de l'enfant, accompagna la reine tout au long de l'agonie de son fils. L'enfant mourut le 2 novembre 1916 à 9:30 heures du soir.
Pendant cette guerre, Marie écrivit son premier livre 'Mon pays', publié en Angleterre afin de lever des fonds pour la Croix-Rouge britannique en Roumanie. Il s'agissait d'une brève description de la vie dans la campagne roumaine. Pendant cette période elle passait presque tout son temps à visiter les soldats blessés dans les hôpitaux. La jour suivant l'invasion allemande, le 24 novembre, le prince Stirbey informa Marie qu'elle devait quitter Bucarest pour se rendre à Jassy, la capitale de la Moldavie. Elle n'avait reçu aucun avis du roi Ferdinand qui se trouvait au quartier général avec le prince Carol. Le roi ne s'était même pas occupé de sa famille pendant l'invasion allemande et, quand Marie le rejoignit au quartier général, elle lui dit de ne pas s'inquiéter à son sujet car elle avait l'habitude de prendre soin d'elle-même. L'apathie de son époux suggéra à Marie la possibilité d'une abdication en faveur de son fils. La reine conseilla à Carol, qui jusque là n'avait pas eu la permission de sortir de ses quartiers, de se rendre sur le front et de cohabiter avec ses soldats: 'Partagez votre vie avec eux' lui dit-elle 'soyez leur ami, aidez-les...' Après un dîner avec le prince Stirbey, Marie et ses autres enfants partirent pour Jassy. Le roi Ferdinand quitta Bucarest le 2 décembre, Bratianu et les autres ministres le suivirent. Quelques jours après son arrivée à Jassy, Marie reçut une lettre de sa mère, la première depuis le début de la guerre, cette lettre l'accusait d'avoir jeté la Roumanie dans la guerre.