Au déclenchement de la bataille de Verdun, le colonel Estienne est à la tête de l’artillerie du 3e corps d’armée. Le 6 août 1916 il est une nouvelle fois cité à l’ordre de la 2e Armée :
« Commandant par intérim l’artillerie du 3e corps d’armée : officier supérieur de la plus haute valeur. Comme commandant de l’artillerie de l’un des plus importants groupements a rendu les plus éminents services dans les combats de Verdun depuis le début d’avril jusqu’au milieu de juin. Grâce à sa compétence technique jointe à une souplesse d’intelligence peu commune et à une inlassable activité, le colonel Estienne a pu, dans un secteur de combats continuels, remplir une mission particulièrement ardue. » Deux jours plus tard, il est promu au grade de général de brigade.
Le général Estienne est nommé directeur de l’Artillerie Spéciale
Au sortir des combats de Verdun, Estienne est mis à la disposition du ministère de la Guerre afin de mettre sur pied les unités de chars d’assaut et de diriger l’instruction de son personnel. Il met alors sur pied les centres du Trou d’Enfer, à Marly-le-Roi, et de Cercottes et devient commandant de l’Artillerie d’Assaut. Après des premiers engagements incertains, les chars gagnent rapidement leur place sur les champs de bataille. Le 9 août 1918, Estienne est fait Commandeur de la Légion d’Honneur. L’arme qu’il a contribué à développer a joué un rôle déterminant dans la victoire finale des Alliés.