En 1907, cuando su reputación profesional había traspasado las fronteras, fue llamada a Bruselas con el fin de que se encargase de organizar la enseñanza de la enfermería en esa ciudad. En el desempeño de tan sublime labor aplicó los métodos que había instaurado Florence Nightingale en Inglaterra y logró coronar con éxito su trabajo e imponer su personalidad profesional, aun cuando tuvo que enfrentar prejuicios , rutina e ignorancia.
Volvió a Londres en 1914. Cuando comenzó la primera guerra mundial, a pesar de que habría podido permanecer tranquila en su casa, retornó a Bélgic a impulsada por el afán de proteger a las que habían sido sus alumnas, y colaborar con la prestación de servicio a los soldados. Y cuando las tropas alemanas entraron en la ciudad, también atendió a los soldados germanos heridos y les dio un trato sumamente humanitario. Pero la opresión militar, la miseria, el hambre y la pérdida de vidas humanas sublevaban su espíritu.
Las fuerzas invasoras ordenaron que los belgas restablecidos en el hospital pasaran a prestar servicio ; Edith buscó la forma de incumplir el mandato y ayudó a muchos a huir a Holanda, o a esconderse; incluso logró establecer un grupo perfectamente organizado que conseguía pasar de contrabando a soldados franceses e ingleses que habían caído prisioneros en Bélgica.
Los alemanes entraron en sospecha y ordenaron su detención. Sometida a Consejo de Guerra, la policía facilitó pruebas a la acusación y, a pesar de que abogados civiles intentaron defenderla, fue condenada a muerte. Escuchó la sentencia con calma, y se negó a pronunciar una sola palabra en defensa propia. Fue conducida ante el pelotón el 12 de octubre de 1915.
Su biógrafa concluye : "Los alemanes no han podido justificar legalmente, y aun menos moralmente, esta ejecución. Indignó a toda Europa y también a América. Nadie duda que Edith Cavell fue una mártir de la guerra de 1914".