第一次世界大战开创了人类使用化学武器的先河。在当时使用的化学武器主要为窒息性毒剂、糜烂性毒剂。这其中窒息性毒剂主要为氯气和光气，而糜烂性毒剂则为芥子气。
一战时的毒气战首先有德军在东线发起，不过德军在1915年1月底的首次毒气施放并未能取得成功。而德军规模较大和较为成功的毒气战是在1915年4月22日西线第二次伊普尔战役。
当时德军用6000个钢瓶将180吨氯气同时向法军施放。因为当时德军的突然袭击，风向又正好合适，比空气重3倍的黄绿色氯气云团趁着风势，向法军直接压了过来，袭击了法军10-15公里的纵深，造成了法军1.5万人伤亡，其中5000人死亡。
被氯气笼罩的法军感觉到了窒息和灼烧的疼痛，只能丢盔弃甲，抱头逃窜。德军借助氯气的帮助，最终突破法军阵地达近10公里。从那以后化学武器作为一种大规模杀伤性武器正式出现在人类战争史上。
随后法国人也获得了制造毒气弹和防毒面具的技术，同盟国和协约国双方都开始了大规模使用毒气弹彼此进行攻击的阶段。
1916年6月，奥匈帝国的绝对在多贝托高原向意大利军队施放了100吨光气和氯气的混合毒气攻击，造成意大利军队6000多人中毒，近5000死亡的巨大杀伤。
光气相比于氯气尽管毒性较低，但它具有累积加成的作用，只要人员在光气覆盖范围内，会因为浓度极高而迅速窒息。即便人员感染光气的浓度很低，但如果长时间的暴露也因为累积作用会造成严重伤害。
光气也成为了第一次世界大战中储存最多的化学武器之一。尽管它的产量只占到了毒气的25%，但它造成的死亡人数却占到了85%。
芥子气也是在一战中首先由德国人使用，因德国人在芥子气炮弹上画有“黄十字”标志，因此人们也将芥子气成为“黄十字”毒气。
尽管在第一次世界大战中德国人仅仅在1917年使用了三个星期的芥子气，但它造成的杀伤效果却是过去所有毒气造成伤亡的总和。
相比较于一战时推陈出新的各类毒气，一战防毒面具的构造却极为简单。它包括一个紧紧罩着面部的面罩和一根与挂在胸前滤器相联的管子。在滤器中装有木炭，仅仅是通过简单的木炭过滤来稀释毒气。但往往因为这种防毒面具导致呼吸不畅，反而更容易造成中毒。
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