Начало первой мировой войны для Нансена не было неожиданным. Он видел обострение противоречий и нарастание напряженности в отношениях между великими державами. В феврале 1914 г., в то самое время, когда премьер-министр Норвегии заявил, что «небо безоблачно», Нансен уподоблял международное положение вулкану, который может в любой момент взорваться.
В первые годы войны Нансен уделяет большое внимание вопросу укрепления обороноспособности Норвегии, исходя из того, что маленькая страна, только будучи хорошо вооруженной, сможет сохранить свою независимость и нейтралитет. В 1915 г. он избирается президентом Союза обороны Норвегии и активизирует свою деятельность, стремясь задачу усиления норвежских вооруженных сил сделать общенациональной.
Вступление Соединенных Штатов Америки в войну и политика эмбарго, проводившаяся ими в отношении нейтральных стран, заставили Норвегию послать в июле 1917 г. в Вашингтон специальную комиссию для переговоров об урегулировании вопросов о поставках в Норвегию продовольствия и сырья. Возглавлял ее Нансен. Назначение это не было случайным. В правительственных кругах существовало мнение, что только Нансен сможет добиться наиболее благоприятных для Норвегии условий торговли с США, которые поставляли Норвегии основную долю зерна. Нансен блестяще справился с порученным ему делом. После длительных переговоров, проходивших в сложной политической обстановке, ему удалось подписать с США весьма выгодное для Норвегии торговое соглашение.
Зародившаяся к концу войны на основе широкого распространения пацифизма идея создания Лиги наций нашла горячий отклик и в Норвегии; в октябре 1918 г. там была создана «Организация содействия Лиге наций». Председателем этой организации был избран Нансен, который принял активное участие в разработке норвежских предложений по программе работы Лиги наций, выступив как последовательный борец за мир и предотвращение новой войны. «Первой и наиболее важной задачей Лиги наций,— указывал Нансен,— является создание таких условий, которые обеспечивали бы мир на Земле и навсегда исключили бы возможность новой войны и повторение пережитых ужасов». По мнению Нансена, Лига наций должна была создать в международных отношениях новый порядок, опирающийся на международное право и закон, а не на силу. Нансен предупреждал об опасности новой мировой войны, указывая, что она будет еще более разрушительной и еще более опасной для человечества. Для предотвращения новой войны Нансен считал необходимым провести разоружение, причем главную роль в осуществлении этого мероприятия должна была сыграть Лига наций.
Весной 1919 г. Нансен едет сначала в Лондон, а затем в Париж пропагандировать норвежские принципы работы Лиги наций. Хотя основные принципы работы Лиги наций были заблаговременно оговорены державами-победительницами, тем не менее именно благодаря усилиям Нансена на обсуждение планов работы Лиги наций были приглашены нейтральные страны.
Занимаясь вопросами Лиги наций, Нансен одновременно с большим интересом следил за событиями в России. Он убедительно призывал западные державы прекратить блокаду Советской республики и положить конец вмешательству в ее внутренние дела. В апреле 1919 г. Нансен направил идентичные письма Вильсону, Клемансо, Ллойд-Джорджу и Орландо с предложением создать комиссию из представителей нейтральных государств с целью обеспечения Советской России продовольствием и медикаментами. Нансен информировал об этом Советское правительство. Условия, выдвинутые Антантой в ответ на предложение Нансена, были неприемлемы для Советской республики, так как означали для нее капитуляцию перед силами контрреволюции и интервенции. Отмечая неприемлемость условий Антанты, подменившей гуманные цели Нансена своими политическими происками, Советское правительство выразило глубокую благодарность Нансену за проявленное им горячее участие в судьбе русского народа.
С момента создания Лиги наций и до конца своей жизни Нансен был тесно связан с этой организацией. С первой Ассамблеи Лиги наций в 1920 г. Нансен постоянно назначался членом норвежской делегации, а с 1921 по 1929 г. был ее председателем и руководителем.
Своей первоочередной задачей в Лиге наций Нансен считал борьбу за обеспечение мира. Большую роль в этой борьбе он отводил Лиге наций, надеясь, что в ее деятельности найдет осуществление его давнишняя мечта, выраженная им еще в 1899 г. в письме к английскому журналисту В. Стиду. «...Если все здравомыслящие мужчины и женщины во всех странах объединятся,— говорится в этом письме, — то они создадут непреодолимый союз и будут в состоянии уничтожить дух войны, который витает над народами как пережиток варварства». Нансен полагал, что центром такого объединения может послужить Лига наций.
В течение всего своего пребывания в Лиге наций Нансен вел активную пропаганду против войны, против политики силы и стремился к тому, чтобы Лига наций выполняла свои функции по сохранению мира. Выступая на заседаниях Ассамблеи Лиги наций по вопросам репатриации военнопленных, помощи беженцам или борьбы с голодом и болезнями, Нансен указывал, что причина всех этих человеческих бедствий — войны и гонка вооружений. Нансен был страстным борцом за мир и разоружение. Однако буржуазное мировоззрение не позволяло ему понять, что причины, порождающие войны и гонку вооружений, кроются в самой капиталистической системе с ее антагонистическими противоречиями. Не мог Нансен понять и того, что демагогические речи о мире и разоружении произносятся государственными деятелями в Лиге наций с целью обмана широких народных масс, что на самом деле англо-французские империалисты стремятся использовать Лигу наций в своих корыстных интересах, прежде всего в борьбе против Советской России, объединив через Лигу наций в антисоветский блок все силы империализма.
Последние десять лет своей жизни Нансен был не только делегатом Норвегии в Лиге наций, но и верховным комиссаром Лиги наций по различным международным вопросам. Человек большой энергии и настойчивости, обладавший настоящим организаторским талантом, имевший непоколебимый авторитет и широкую международную известность, Нансен как никто другой мог решать сложные международные задачи огромного гуманистического значения.
В 1920 г., когда перед Лигой наций встал вопрос о репатриации военнопленных, сотни тысяч которых еще пребывали на чужбине, заниматься этой проблемой пригласили Нансена. Принимая на себя обязанности верховного комиссара Лиги наций по делам военнопленных, Нансен руководствовался не только стремлением помочь людям, попавшим, в беду, но и желанием показать возможности Лиги наций в решении международных вопросов. Однако в тот момент Лига наций находилась в стадии организационного оформления и не имела ни персонала, ни средств, поэтому многочисленные технические и финансовые трудности сложной задачи репатриации Нансену пришлось преодолевать лично, полагаясь на собственные силы.
Занимаясь репатриацией военнопленных, Нансен в 1920 г. впервые посетил Советскую Россию. Несмотря на огромные трудности, Советское правительство оказало Нансену всестороннее содействие и, взяв на себя определенные обязательства по репатриации военнопленных, неуклонно их выполняло. В связи с тем, что Советское правительство не было признано Лигой наций, оно вело переговоры с Нансеном не как с представителем Лиги наций, а как с самостоятельным юридическим лицом. Таков был авторитет Нансена, и таково было уважение к нему Советского правительства. Это сотрудничество укрепило взаимопонимание и доверие между Нансеном и Советским правительством. Благодаря деятельности Нансена около 450 тысяч военнопленных 27 различных национальностей вернулись домой.
Выступая против политики «санитарного кордона», проводимой Антантой в отношении Советской России, критикуя политику вмешательства во внутренние дела молодого государства, Нансен считал необходимым предоставить народам России возможность самим решить свою судьбу. Нансен выступал за признание Советской республики и уже на первой Ассамблее Лиги наций выразил сожаление по поводу отсутствия представителя Советской России. В своем отношении к Советской России Нансен руководствовался тем, что вопрос государственной власти — это дело народа, проживающего в стране, а действия народа должны оцениваться с позиций этого народа. Того,что Октябрьская революция начала новую эпоху истории, Нансен, безусловно, не понимал, так же как не понимал сущности коммунизма, на путь строительства которого вставал народ Советской России. Коммунистическое общество Нансен уподоблял первобытному коммунизму эскимосов, который он наблюдал в Гренландии.