Հովհաննես Բաղրամյանը 1915 թվականին կամավոր ընդգրկվել է ցարական Ռուսաստանի բանակ: Կովկասյան սահմանային գնդի էքսպեդիցիոն կորպուսի կազմում՝ նա մասնակցել է Առաջին համաշխարհային պատերազմին։ 1917-ին՝ հոկտեմբերյան հեղաշրջումից հետո, ցարական բանակը զորացրվեց, սակայն Հովհաննես Բաղրամյանը մասնակցեց թուրքական կանոնավոր բանակի դեմ մղվող ճակատամարտերին և Սարդարապատի հերոսամարտին։