С 1915 года — командир 5-й артиллерийской бригады. Участник Первой мировой войны, в ноябре 1915 года был тяжело ранен.
С марта 1916 года — командир 1-й пехотной бригады 5-й пехотной дивизии. С марта 1917 года — командир 9-й Плевенской пехотной дивизии в составе 1-й армии, сменил генерала Стефана Нерезова. Эта дивизия с 1916 года занимала участок фронта от реки Вардар до Дойранского озера.
Под руководством и при самом активном участии полковника Владимира Вазова здесь был создан глубоко эшелонированный оборонительный район, при этом командир дивизии использовал советы своего брата, генерала и военного инженера Георги Вазова.
В апреле — мае 1917 года болгарские войска успешно защитили эти позиции от наступавших британских войск. С 22 по 26 апреля болгарские позиции выдержали мощную артиллерийскую подготовку, в которой участвовали 86 тяжёлых и 74 полевых орудия, выпустившие в общей сложности 100 тысяч снарядов. Атака 8 — 9 мая завершилась неудачей, с большими потерями для британцев. За отличие 20 мая 1917 года Владимир Вазов был произведён в генерал-майоры.
Наибольшую известность получили успешные действия войск генерала Вазова в битве при Дойране — боевых действиях 16, 17 и 18 сентября 1918 года, когда укреплённую позицию болгар, имевшую большое стратегическое значение, штурмовали 3 английские дивизии, 2 французские дивизии, одна греческая тяжёлая артиллерийская бригада и один греческий конный полк. Таким образом, перевес войск стран Антанты носил многократный характер, к тому же в Болгарии резко выросли антивоенные настроения.
В этой крайне неблагоприятной ситуации болгарские войска смогли удержать позицию, несмотря на использование противником боевых отравляющих веществ. После ожесточённого боя войска Антанты отступили, потеряв свыше 10 тысяч человек. Успешная оборона Дойранской позиции позволила болгарской стороне избежать полной военной катастрофы, хотя условия перемирия и оказались для неё весьма тяжёлыми.
После подписания 29 сентября 1918 года Салоникского перемирия генерал Владимир Вазов был начальником 9-й дивизионной области (Плевен), а в 1919 году — начальником 2-й военно-инспекционной области (Пловдив). С августа 1919 года он являлся инспектором артиллерии, а 24 февраля 1920 года ушёл в запас.
