Tu sa Štefánikovi podarilo položiť základy tahitskej hvezdárne a založiť meteorologickú stanicu. Aj po návrate do Paríža venoval Štefánik množstvo energie na jej dobudovanie. Aj v ďalšom období veľa cestoval a získal značnú diplomatickú obratnosť i vplyvné známosti. Od roku 1912 pracoval vo francúzskej hvezdárni. V tom istom roku získal aj francúzske občianstvo. Za vedecké práce získal cenu Francúzskej astronomickej spoločnosti, Jassenovu a Wildeho cenu Francúzskej akadémie vied. Za vedecké a diplomatické úspechy bol francúzskou vládou vyznamenaný Radom rytiera Čestnej légie (1914). Bol členom Belgickej astronomickej spoločnosti, uznávaný vo vedeckých kruhoch, pozývali ho aj na univerzitu v Oxforde. Keď však v roku 1912 žiadal v Prahe o mimoriadnu profesúru, jeho žiadosti nevyhoveli. Prvá svetová vojna zastihla Štefánika v Maroku, kde chcel zriadiť observatórium. Po návrate do Francúzska absolvoval výcvik v leteckej škole v Chartres a výcvik v stíhacej divízii v hodnosti poručíka. V máji 1915 bol odvelený na front. Počas bojovej činnosti upútal na seba pozornosť odvahou, chladnokrvnosťou a vynaliezavosťou. V septembri bol odvelený na srbský front. Napriek svojmu svetobežníctvu sa Štefánik neprestal považovať za Slováka a napriek francúzskemu občianstvu zostal srdcom Slovákom. Keďže sa vo Francúzsku poznal s ľuďmi z najvyšších kruhov, uviedol do nich aj T. G. Masaryka a Eduarda Beneša, s ktorými potom vo februári roku 1916 v Paríži založil Národnú radu československú, vrcholný orgán česko - slovenského zahraničného odboja. Predsedom sa stal T. G. Masaryk, podpredsedom M. R. Štefánik a tajomníkom E. Beneš. V pláne Národnej rady československej bolo vytvoriť československú armádu zo zajatých rakúsko - uhorských vojakov českej a slovenskej národnosti, sústredených v Rusku a v značnom počte v Taliansku. Diplomatické vyjednávania v Rusku, v Taliansku, získavanie dobrovoľníkov v USA, to všetko pripadlo na Štefánika. V USA u prezidenta W. Wilsona dosiahol s podporou francúzskej diplomacie súhlas s náborom a v krátkom čase získal 3000 dobrovoľníkov (1917). Rokovania s talianskou stranou o organizácií čs. armády sa začali vo februári 1918 a diplomatický úspech bol korunovaný podpísaním Zmluvy v apríli 1918 o konštituovaní právne a politicky samostatnej čs. armády v Taliansku. Vďaka úspešným diplomatickým krokom československú armádu (mala už 100 000 vojakov) uznali a Štefánik si vyslúžil hodnosť generála. V auguste 1918 sa vydal na náročnú cestu k légiám na Sibíri. V Rusku prijali Štefánika s veľkou vážnosťou. Svedčí o tom i vysoké vyznamenanie Rad Sv.