Осенью 1913 года его призвали в австро-венгерскую армию. Иосип Броз Тито показал себя хорошим солдатом. Он имел чин взводного, когда, получив тяжелое ранение у местечка Окна, 4 апреля 1915 года попал в плен и оказался в России.
В течение 11 месяцев Иосип Броз лечился в госпитале, размещавшемся в Успенском монастыре города Свияжска, недалеко от Казани. В конце лета1916 года он оказался в лагере военнопленных в городе Кунгур (тогдашней Пермской губернии), где пленных использовали на строительстве железной дороги. Здесь Иосип Броз познакомился с рабочими-большевиками, впервые прочитал работы В. И. Ленина. В Кунгуре его застала весть о победе Февральской революции.
В мае 1917 года И. Броз сбежал в Петроград. Нанявшись на работу на Путиловский завод, он вместе с другими рабочими участвовал в июльской демонстрации против Временного правительства. Решив под влиянием этих событий «отправиться домой делать революцию», И. Броз предпринял попытку выехать через Финляндию на родину. Однако под Улеаборгом (ныне — Оулу) его схватила полиция и отправила обратно в Петроград, где его заключили в Петропавловскую крепость. Отсидев там три недели, он был выслан в Сибирь. О том, что в Петрограде произошла социалистическая революция, И. Броз узнал в пути. По прибытии в Омск И. Броз вступил в конце октября 1917 года в Красную гвардию, в ее интернациональный отряд. В нем он прослужил несколько месяцев, участвовал в боях против колчаковцев. «В то время, так было принято, — писал И. Броз Тито в своих воспоминаниях, — я подал заявление с просьбой принять меня в советское гражданство и в Большевистскую партию». Скрываясь от колчаковских ищеек, И. Броз устроился на работу механиком на паровой молотилке в деревне Михайловке, расположенной в 70 км от Омска. В этой деревне он познакомился в конце 1917 года с Пелагеей, дочерью крестьянина Дениса Белоусова, на которой в следующем году женился.
Он часто бывал в Омске, работал агитатором, активно участвовал в революционной работе. В партию его приняли ориентировочно в феврале или марте 1920 года. С освобождением Омска Красной Армией Иосип Броз поселился в этом городе. Узнав из омских газет о ширившемся под воздействием Великого Октября революционном брожении на родине, он решил вернуться домой.
В начале ноября 1920 года Иосип Броз с женой прибыли в Загреб. Пелагея родила ребенка, который, однако, умер во время родов. И. Броз приступил к работе в механической мастерской Филипа Баума. Вступив в загребское отделение Союза рабочих-металлистов, он активно борется за права трудящихся, разъясняя причины тяжелых условий жизни и труда простых людей, национального гнета и неравноправия.
В конце января 1921 года И. Броз переехал в село Велико Тройство, недалеко от города Беловара (Хорватия), где вместе с Пелагеей Броз они прожили четыре года. 24 декабря 1921 года у них родилась дочь, которую назвали Златицей. Родившемуся 17 ноября 1922 года сыну дали имя Хинко. Но вскоре их постигает большое горе: через семь дней после рождения умирает Хинко, а вслед за ним скончалась от дифтерии дочь Златица. Появившийся на свет 2 февраля 1924 года сын Жарко стал любимцем семьи.
Взятый на заметку полицией руководитель загребских коммунистов И. Броз вынужден был скрываться под разными псевдонимами, меняя в конспиративных целях квартиры.
Тем не менее его неоднократно арестовывают. Наконец 21 февраля 1929 года его осуждают на пять лет и семь месяцев каторги. Однако он провел в тюремных застенках в общей сложности шесть лет: вначале находился в течение двух с половиной лет в хорватской тюрьме в Лепоглаве, а затем в словенской тюрьме в Мариборе. Пелагея Белоусова-Броз вместе с сыном Жарко в уехала в Москву.
Выйдя в марте 1934 года на свободу, И. Броз активно включился в подпольную работу по возрождению партийных организаций. На IV партийной конференции КПЮ, состоявшейся в декабре 1934 года, его избрали в высший орган партии.
Твердо отстаивая необходимость консолидации рядов партии, И. Броз 2 августа 1934 года написал в ЦК КПЮ докладную записку, которую впервые подписал псевдонимом Тито, ставшим с тех пор составной частью его фамилии. Разъясняя смысл этого псевдонима, И. Броз сказал 14 октября 1946 года в ответ на вопросы американских журналистов: «Это моя подпольная фамилия… Тито в хорватском языке является одной из фамилий и не имеет никакого другого значения». В конспиративных целях он пользовался и другими псевдонимами.