Τον Απρίλη του 1915, στη διάρκεια του Α΄Παγκοσμίου Πολέμου έγινε η πρώτη μαζική επίθεση με χημικά αέρια.

Τα χημικά όπλα στον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο χρησιμοποιήθηκαν κατά κύριο λόγο για να σπάσουν το ηθικό, να τραυματίσουν και να σκοτώσουν παγιωμένους υπερασπιστές, κατά των οποίων η αδιάκριτη και γενικά αργή κίνηση ή στατική φύση των νεφών αερίου θα ήταν πιο αποτελεσματική. Οι τύποι των όπλων που χρησιμοποιήθηκαν κυμαίνονταν από χημικές ουσίες που έκαναν του στρατιώτες ανίκανους να πολεμήσουν, όπως δακρυγόνα και το καυστικό αέριο μουστάρδας, μέχρι θανατηφόρες ουσίες όπως το φωσγένιο και το χλώριο. Αυτός ο χημικός πόλεμος ήταν ένα σημαντικό συστατικό του πρώτου παγκόσμιου πολέμου και του πρώτου ολοκληρωτικό πόλεμο του 20ού αιώνα.

Η δολοφονική ικανότητα των αερίων, ωστόσο, ήταν περιορισμένη – μόνο τέσσερα τοις εκατό των θανάτων σε μάχες προκλήθηκαν από αέρια – επειδή υπήρχε η δυνατότητα να αναπτυχθούν αποτελεσματικά αντίμετρα κατά των χημικών επιθέσεων, όπως μάσκες αερίου, σε αντίθεση με τα περισσότερα άλλα όπλα της εποχής. Στα τελευταία στάδια του πολέμου, καθώς η χρήση του αερίου αυξανόταν, η συνολική αποτελεσματικότητά του μειωνόταν.

Τα χημικά άρχισαν να χρησιμοποιούνται μετά τη παγίωση των θέσεων των δύο αντιπάλων με χαρακώματα.

Οι Γάλλοι χρησιμοποίησαν χειροβομβίδες 26 χιλιοστών οι οποίες περιείχαν δακρυγόνο αέριο, το οποίο δεν ήταν ικανό να φτάσει σε υψηλές συγκεντρώσεις σε ανοικτό χώρο γιατί γρήγορα διαλυόταν και γι’ αυτό σταμάτησαν να τις χρησιμοποιούν. Αντιστοίχως, οι Γερμανοί αντικατέστησαν το ΤΝΤ σε οβίδες με dianisidine chlorosulphonate, το οποίο ήταν γνωστό ότι προκαλεί ερεθισμό στους βλεννογόνους.

Τις 27 Οκτωβρίου 1914, οι Γερμανοί έριξαν 3.000 τέτοιες οβίδες σε Βρετανούς στρατιώτες κοντά στο Νεβ-Σαπέλ, των οποίων όμως η υγεία δεν επηρεάστηκε από το αέριο. Οι Γερμανοί συνέχισαν να πειραματίζονται με τα αέρια και τις 31 Ιανουαρίου 1915 έριξαν στους Ρώσους περίπου 18.000 οβίδες οι οποίες περιείχαν xylyl bromide, αλλά, λόγω των χαμηλών θερμοκρασιών, το υλικό δεν εξαχνώθηκε και έτσι η επίθεση των Γερμανών αποκρούστηκε.

Οι Γερμανοί άλλαξαν το τρόπο με το οποίο διοχετευόταν το αέριο, καθώς το αέριο το οποίο διοχετευόταν με οβίδες δεν έφτανε σε υψηλή συγκέντρωση για να θεωρηθεί επιτυχημένο και αντ’ αυτών, ύστερα από συμβουλή του καθηγητή Φριτς Χάμπερ, χρησιμοποίησαν εμπορικούς κυλίνδρους αποθήκευσης αερίου.

Η πρώτη επιτυχημένη επίθεση με αέριο σε κυλίνδρους έλαβε χώρα τις 22 Απριλίου 1915, όταν οι Γερμανοί απελευθέρωσαν 168 τόνους χλωρίου κοντά στην Υπρ. Το αερίου κινήθηκε με τον άνεμο προς τις θέσεις των συμμάχων και προκάλεσε ένα ρήγμα στις θέσεις των Γάλλων μήκους 15 χιλιομέτρων περίπου. Παρόλα αυτά, οι Γερμανοί, έκπληκτοι με την επιτυχία τους, δεν κατάφεραν να εκμεταλλευτούν την κατάσταση. Επίσης, εξαιτίας του χλωρίου, το πεδίο της μάχης άλλαξε τελείως, καθώς τα φύλλα των δέντρων έγιναν λευκά και τα λουλούδια έχασαν το χρώμα τους. Οι Γερμανοί χρησιμοποίησαν ξανά το χλώριο σε άλλο σημείο του μετώπου 36 ώρες αργότερα.

Εκεί, ένας Καναδός λοχαγός ονόματι Μπέρτραντ, χημικός, αναγνώρισε το χλώριο και γνωρίζοντας ότι η ουρία το εξουδετερώνει, έδωσε εντολή στους άντρες του να βρέξουν με ούρα κομμάτια υφάσματος και να αναπνέουν μέσα από αυτά. Παρόλα αυτά, οι ποσότητες χλωρίου ήταν τέτοιες που εξουδετέρωσαν την ουρία και περνούσαν στο αναπνευστικό σύστημα των στρατιωτών.

Το 1915 εμφανίστηκαν και άλλα αέρια. Το φωσγένιο ήταν πιο αποτελεσματικό από το χλώριο γιατί ήταν άχρωμο και μύριζε σαν «μουχλιασμένο άχυρο» και έτσι ήταν πολύ δύσκολο να αναγνωριστεί. Λιγότερο σπάνια χρησιμοποιούταν το διφωσγένιο. Αυτά τα δύο αέρια προκάλεσαν το 80% των θανάτων που συνολικά προήλθαν από ασφυξιογόνα αέρια. Το φωσγένιο χρησιμοποιήθηκε πρώτα από τους Γερμανούς, στις 19 Δεκεμβρίου του 1915 και έξι μήνες αργότερα από τους Βρετανούς, των οποίων υπήρξε το κύριο χημικό όπλο (χρησιμοποίησαν 1.500 τόνους σε 15 επιθέσεις).

Ένα άλλο είδος χημικού όπλου που χρησιμοποιήθηκε ήταν το καυστικό αέριο μουστάρδας. Χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά ως χημικό όπλο στις 12 Ιουλίου 1917, εναντίον των βρετανικών στρατευμάτων στην Υπρ σε οβίδες. Οι Γάλλοι το ονόμασαν υπερίτη, από το όνομα της πόλης Υπρ, ενώ οι Γερμανοί LOST, από τα αρχικά των Γερμανών χημικών Λόμμελ και Στάινκοφ, που είχαν την έμπνευση να χρησιμοποιηθεί ως πολεμικό χημικό όπλο. Στη συνέχεια, οι Σύμμαχοι το χρησιμοποίησαν εναντίον τον Γερμανών και σε μία από αυτές τις επιθέσεις, στις 14 Οκτωβρίου 1918, ένα από τα θύματα ήταν ο νεαρός δεκανέας Αδόλφος Χίτλερ ο οποίος πέρασε μήνες στο νοσοκομείο στο Πάσεβαλκ, κοντά στο Βερολίνο, με φριχτούς πόνους στα μάτια.

Κανένας από τους αντιμαχόμενους του Α΄ Παγκοσμίου Πολέμου δεν ήταν προετοιμασμένος για την χρήση δηλητηριωδών αερίων ως όπλου. Μόλις το αέριο εμφανίστηκε, άρχισε και η ανάπτυξη της προστασίας έναντι του αερίου και η διαδικασία συνεχίστηκε για μεγάλο μέρος του πολέμου με την παραγωγή μιας σειράς από ολοένα και πιο αποτελεσματικές αντιασφυξιογόνες μάσκες. Ακόμη και στη δεύτερη μάχη της Υπρ, οι Γερμανοί δεν ήταν ακόμα σίγουροι για την αποτελεσματικότητα του όπλου, χρησιμοποιώντας μόνο μάσκες αναπνοής στους μηχανικούς που ασχολούνταν με το χειρισμό του αερίου. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, στο Υπρ ένας Καναδός χημικός εντόπισε γρήγορα το αέριο και συνέστησε στους στρατιώτες να ουρήσουν σε ένα πανί και να το κρατήσουν πάνω στο στόμα και στη μύτη τους. Ο πρώτος επίσημος εξοπλισμός που παράχθηκε ήταν εξίσου χονδροειδής: ένα μαξιλάρι υλικού, συνήθως εμποτισμένο με ένα χημικό, δεμένο μπροστά στο πρόσωπο. Για να προστατεύουν τα μάτια από τα δακρυγόνα, οι στρατιώτες χρησιμοποίησαν γυαλιά αερίου. Η συνέχεια ήταν το αντιασφυξιογόνο κράνος, το οποίο ουσιαστικά ήταν μια σακούλα η οποία φοριόταν στο κεφάλι εμποτισμένη με ένα χημικό που αδρανοποιούσε το αέριο, π.χ. γλυκερίνη, σόδα ή νερό.

Η κορωνίδα της προστασίας έναντι των αερίων στον Α’ Παγκόσμιο Πόλεμο ήταν η μάσκα με μικρό αναπνευστήρα που χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τους Άγγλους τον Απρίλιο του 1916. Ήταν μια μάσκα με λάστιχο και γυαλιά στα μάτια και ένα φίλτρο το οποίο βρισκόταν στο λαιμό. Αυτή η μάσκα έχει πολλά κοινά με τις μάσκες που χρησιμοποιούνται σήμερα.