Ca să ocolească linia frontului, a ajuns în România prin Rusia, s-a întâlnit cu ţarul Nicolae al II-lea şi a înţeles că ruşii ar fi sacrificat fără bătaie de cap teritoriul Românei în războiul cu Puterile Centrale. Misiunea sa s-a dovedit cu atât mai dificilă:

Era francez, dar și-a lăsat averea Academiei Romane. În timpul Primului Război Mondial a reușit să transforme armata regală într-o forță militară redutabilă. Pe front, soldații noștri îi spuneau cu simpatie „Burtălău”, pentru că nu puteau să-i pronunțe numele, deși îl respectau. A fost prietenul României în vremuri în care țara avea puțini prieteni. Rămâne personajul cheie în refacerea armatei române dupa înfrângerile din anul 1916 și cel mai consecvent sprijin în recunoașterea României Mari: acesta este generalul Henri Mathias Berthelot.

Când regele Ferdinand, regina Maria și principele moștenitor Carol al II-lea au intrat în Bucureștiul eliberat în ziua de 1 decembrie 1918, alături de ei la paradă se afla un singur militar: generalul Berthelot, șeful misiunii militare franceze. Înainte să-și înceapă misiunea în România, Berthelot era deja faimos: fusese adjunctul celebrului general Joffre și unul dintre autorii victoriei de pe Marna, pe frontul francez.

În funcția de șef al Comandamentului Aliat al Dunării, generalul este cel care a luat practic la Iași majoritatea deciziilor pentru refacerea armatei, au fost mobilizați noi recruți care au primit echipament modern de luptă din Franța. S-a ocupat personal de instalarea legăturilor telefonice între punctele de comandă și unitățile de pe front, rețea de comunicații care lipsea la intrarea țării în război.

După război devine cetățean de onoare al României, regele îi dăruiește o moșie în Transilvania, iar o stradă din București primește numele său. Peste ani și ani, ne rămân cuvintele pe care le-a rostit în ziua marii uniri, 1 decembrie 1918: „Sângele eroilor căzuți în luptele Marelui Război să fie pentru tine, o, frumoasă Românie, sămânța de noi virtuți, în așa fel încât copiii tăi să fie mereu demni de părinții lor și gata să-ți apere pământul sacru, atât de des invadat, dar în cele din urmă întregit prin efortul ultimelor generații".