Po wybuchu I wojny światowej pod koniec sierpnia 1914 r. Stanisław Dąbek został powołany do wojska austriackiego. Zgodnie z ustawodawstwem wojskowym obowiązującym w armii austro-węgierskiej nauczyciele publicznych szkół ludowych pełnili służbę jako jednoroczni ochotnicy. Dąbek otrzymał przydział do 34. Pułku Obrony Krajowej w Jarosławiu. Karierę wojskową zaczynał od szeregowca. Od października do grudnia 1914 r. jako kapral przebywał w szkole oficerów rezerwy. Do stopnia oficerskiego mógł awansować po dwóch latach służby.

Początek wielkiej wojny nie rozwijał się korzystnie dla Austro-Węgier. Celem ofensywy rosyjskiej na froncie południowo-zachodnim było wyparcie Cesarsko-Królewskiej Armii z Galicji na Wielką Nizinę Węgierską i jej opanowanie. W Karpatach 3 armia austro-węgierska utraciła połowę swojego stanu (800 tys. żołnierzy). Bitwa Karpacka była „największą bitwą górską wszechczasów” − tak głosiły ówczesne doniesienia prasowe. 4 kwietnia 1915 r. Dąbek został ranny w obie nogi od wybuchu granatu. Do grudnia 1915 r. leżał w szpitalu i groziła mu amputacja z powodu odniesionych obrażeń. Ostatecznie nie wyraził na nią zgody, dzięki czemu uniknął kalectwa. Udało mu się powrócić do zdrowia, choć skutki urazu odczuwał już do końca życia. Od 1 grudnia 1915 r. do 22 lutego 1917 r. dowodził kampanią na froncie, a 1 lutego 1916 r. otrzymał awans na podporucznika. Następnie do końca 1917 r. Dąbek dowodził kompanią w 34. Pułku Piechoty Strzelców. Wyróżniał się odwagą i stylem dowodzenia, za co był wielokrotnie odznaczany. Otrzymał między innymi: Brązowy Medal Waleczności, Srebrny Medal Waleczności, Wojskowy Medal Zasługi i Krzyż Wojskowy Karola. Od 8 stycznia 1918 r. został przeniesiony na front w południowym Tyrolu, gdzie dowodził kampanią i batalionem. 1 maja 1918 r. awansował do stopnia porucznika.

Koniec I wojny światowej oznaczał wielkie zmiany. Na gruzach monarchii Habsburgów powstały nowe państwa. 12 października Rada Regencyjna wprowadziła przysięgę na wierność państwu polskiemu i zarządziła rejestrację oficerów chcących służyć w Wojsku Polskim. Dąbek chciał pozostać w wojsku i służyć w wolnej już w Polsce.