1893 yılında Askeri Rüştiye'de okurken matematik öğretmeni ona Kemal ismini verdi ve böylece ismi Mustafa Kemal oldu. Harp Akademisi'nden yüzbaşı ünvanını alarak mezun olan Mustafa Kemal Şam'da göreve atıldı. Osmanlı Devleti hakim iken Trablusgarp Savaşı, Balkan Savaşları ve I. Dünya Savaşı'na katıldı. Mustafa Kemal, 1905 yılında Şm'da 5. Ordu'da, 1907'de Makedonya'daki 3. Ordu'da görevlendirildi. Manastır ve Selanik'te görevli iken 1909'da İstanbul'daki (31 Mart Vak'ası) ayaklanmayı bastıran Hareket Ordusu'nda görev aldı ve ayaklanma başarıyla kısa sürede bastırıldı. Arnavutluk isyanını bastırma harekatına katıldı.
1911'de İtalya'nın Trablusgarp'a asker çıkarması üzerine Tobruk'a gönderildi. Tobruk ve Derne'de Türk Kuvvetlerini başarı ile yönettikten sonra binbaşı rütbesiyle 1912-1913 yıllarında Balkan Savaşı'na katıldı; Edirne'yi Bulgaristan'dan geri alan kolorduda görev yaptı. 1913-1915 yıllarında Sofya'da ataşe olarak bulundu. Birinci Dünya Savaşı'nda, 1915'te, 19. Tümen Komutanı olarak Çanakkale Savaşı'na katıldı. Gelibolu'da düşman saldırılarını başarı ile durdurdu; "Anafartalar Kahramanı" olarak ün kazandı.
1916'da Doğu Cephesi'ne Kolordu Komutanı olarak atandı ve generalliğe yükseltildi. Rus saldırılarını durduran Mustafa Kemal, Bingöl ve Muş'u düşmandan geri aldı. 1917'de Filistin ve Suriye'de görevli 7. Ordu Komutanlığı'na atandı. Aynı yıl Veliaht Vahdettin ile Almanya'ya gitti.
Alman Genel Karargahı ve Alman savaş cephelerinde incelemeler yaptı. 1918'de yeniden görevlendirildiği Suriye cephesinde 7. Ordu Komutanı iken, Birinci Dünya Savaşı'nın sona ermesiyle imzalanan Mondros Ateşkes Antlaşması'ndan sonra İstanbul'a geldi. Ülkeyi düşman işgalinden kurtarmak amacını gizli tutarak, Ordu Müfettişliği görevi ile İstanbul'dan ayrıldı.
Karadeniz yoluyla 19 Mayıs 1919'da Samsun'a çıkan Mustafa Kemal, 22 Haziran 1919'da Amasya Genelgesi'ni yayımladı. Türk milletine, "Vatanın bütünlüğünün ve milletin bağımsızlığının tehlikede olduğunu, azim ve kararlılıkla vatanın kurtarılması için Sivas'ta bir kongre toplanacağını" bildirdi. Ayrıca Osmanlı Hükümeti'nin verdiği görevden ve askerlikten istifa ederek 23 Temmuz 1919'da Erzurum'da, 4 Eylül 1919'da Sivas'ta toplanan kongrelerin başkanlığını yaptı.