Σαν σήμερα ο ελληνικός στόλος, υπό το ναύαρχο Παύλο Κουντουριώτη, καταλαμβάνει τη Λήμνο και κηρύσσει τον αποκλεισμό του νησιού. Έτσι εξασφαλίζεται ο σπουδαιότατος λιμένας του Μούδρου, ο οποίος θα χρησιμοποιηθεί ως ναυτική βάση σ’ όλη τη διάρκεια του πολέμου.
Αργότερα, δηλαδή στον Α’ Παγκόσμιο πόλεμο, το νησί έγινε αγγλική βάση και ο κόλπος του Μούδρου έγινε ναύσταθμος του αγγλικού στόλου και το ασφαλές ορμητήριο των συμμαχικών δυνάμεων για την εκστρατεία της Καλλίπολης. Το νησί χρησιμοποιήθηκε και ως βάση για την ατυχή επιχείρηση απόβασης στην Καλλίπολη της Τουρκίας, στην οποία πήραν μέρος στρατεύματα από την Αυστραλία και τη Νέα Ζηλανδία (ANZAC).
Μετά την Οκτωβριανή Επανάσταση των Μπολσεβίκων και την ήττα του Λευκού Στρατού, χιλιάδες Ρώσοι πρόσφυγες, κυρίως Κοζάκοι, έφτασαν στη Λήμνο. Πολλοί απ’ αυτούς πέθαναν στο νησί χτυπημένοι από ασθένειες και από τις κακουχίες. Έτσι στο νησί τάφηκαν εκατοντάδες θύματα της εκστρατείας.
Στις 31 Οκτωβρίου του 1918, στον Μούδρο συνομολογήθηκε μεταξύ των Συμμαχικών δυνάμεων και της Τουρκίας, συνθήκη ανακωχής, που σήμανε ουσιαστικά τη λήξη του αιματηρού πολέμου. Μετά τη Μικρασιατική Καταστροφή το 1922 και την ανταλλαγή πληθυσμών, εγκαταστάθηκαν στο νησί πολλοί Έλληνες Μικρασιάτες πρόσφυγες που το εμπλουτίσαν πολιτισμικά και οικονομικά.
