12 декабря 1916 года центральные державы призвали папу принять участие в мирном посредничестве. Папа не дал согласия на это и не поддержал компромисс, односторонне благоприятный для центральных держав, что было весьма отрицательно воспринято в Берлине и Вене. (Само собой разумеется, что предложение о мире было ранее отклонено и Антантой.)
Победа буржуазно-демократической революции в России, вступление Соединенных Штатов в войну и мирное посредничество социал-демократов в Стокгольме в мае 1917 года заставили Бенедикта XV подключиться к этим мирным посредническим действиям, направленным на достижение согласия между воюющими державами, и в этом направлении папа оказал воздействие и на партию Центра. Причиной внезапно возросшей активности было стремление противодействовать усилению революционных движений, происшедшему в мире вследствие кризиса, вызванного войной. В результате предварительной осторожной разведки, проведенной папой, выяснилось, что Австро-Венгрия (министр иностранных дел Чернин), а также Эрцбергер готовы с одобрением отнестись к посреднической миссии папы. Подготовке этой акции было подчинено назначение Пачелли в мае 1917 года нунцием в Мюнхен. Пачелли вел переговоры с германским канцлером, императором Вильгельмом II и императором-королем Карлом IV. Он мог доложить в Ватикан, что подготавливаемая мирная акция пользуется поддержкой со стороны центральных держав.
1 августа 1917 года Бенедикт XV направил мирную ноту державам, участвующим в войне. В ее вводной части папа подчеркивал свою независимость и отрицал принадлежность к какой-либо стороне. Он исходил из того, что продолжение войны может привести к крушению европейской христианской цивилизации. В войне он усматривал наказание миру за отход от христианства. Он внес конкретные предложения относительно всеобщего и взаимного разоружения, международного арбитражного суда; эти предложения, по его мнению, составят основы безопасного и прочного мира. Он внес предложение об обеспечении свободы морей. Папа отклонил принцип репараций и коллективной военной ответственности. Он предложил, чтобы противоборствующие стороны взаимно отказались от компенсаций за ущерб, нанесенный друг другу. (Хотя к тому времени такой ущерб, главным образом, был причинен немцами нейтральной Бельгии и оккупированной Франции.) Что касается военных преступлений, то папа придерживался принципа разделяемой ответственности.
Говоря о территориальных вопросах, папа предложил возвратить оккупированные во время войны территории: немцы уходят из Бельгии и Франции, а Антанта возвращает Германии немецкие колонии. (В отношении Эльзас-Лотарингии, принадлежности Триеста и Триента, о Балканах и Польше ничего сказано не было.)
В Берлине ноту папы приветствовали, в Лондоне в принципе не отказались от переговоров. Однако президент Вильсон отклонил посредничество папы, ибо он уже приписывал заслугу достижения мира себе. Во Франции и Италии шаг папы расценили как услугу, оказанную немцам: даже часть французских епископов открыто подвергала критике ноту папы. В конце концов оказалось, что новое берлинское правительство серьезно и не помышляет о соглашении, и, таким образом, мирная акция папы потерпела полную неудачу. 24 декабря 1917 года Бенедикт XV в своей рождественской речи перед кардиналами с горечью вспоминал о своих безуспешных попытках. После этого папа уже не делал никаких предложений о мире.
В ноябре 1918 года закончилась вооруженная борьба. В своей энциклике от 1 декабря 1918 года «Quod iam diu» папа призвал к публичной молитве за успех мирной конференции, за прочный мир, основанный на общих принципах христианской справедливости. Однако папа был вытеснен из завершающего процесса империалистической войны, закончившейся империалистическим миром. При посредничестве американцев 1 июня 1919 года итальянский премьер-министр Орландо посчитал возможным передать папе территорию под гарантию Лиги Наций. (Однако неясно было, то ли под этим понимался лишь Ватикан, то ли территория вплоть до Тибра.) Однако падение Орландо внесло изменение и в планы реставрации.
Папа с оговорками воспринял мирную систему, разработанную под Парижем, он также держался в отдалении от Лиги Наций. (Его вступлению в Лигу Наций и возвращению на арену международной политики воспрепятствовали Франция и Италия.) Новая европейская система урегулирования привела к тому, что решение «римского вопроса» стало еще более актуальным делом. Критическое мнение папы о Парижском мире нашло свое отражение в его энциклике на троицын день (20 мая 1920 года) «Pacem, Dei munus». Он указал на отсутствие действительного примирения, на зыбкость мира и не в последнюю очередь на оскорбительное игнорирование прав Святого престола. В годы войны приостановилась также миссионерская деятельность. Папа Бенедикт XV свою энциклику от 30 ноября 1919 года «Maximum illud» посвятил реорганизации миссий, находящихся за пределами Европы.