В 1906 Вейцман переехал в Англию и занялся исследовательской работой в Манчестерском университете. В том же году он женился на студентке медицинского факультета Манчестерского университета Вере Хацман из Ростова-на-Дону.
В этот период начинает складываться пробританская ориентация Вейцмана. Либерально-демократический строй Великобритании, уравновешенность английской общественной жизни, сочетание эмпирического прагматизма с романтическим идеализмом в некоторых выдающихся английских государственных деятелях — все это соответствовало духовному складу Вейцмана и вызывало в нем глубокую симпатию. Пробританской ориентации Вейцман оставался в некоторой мере верен в течение многих лет, даже в пору своего глубокого разочарования британской политикой по отношению к сионизму и в период жестокой борьбы еврейского населения Палестины с британскими властями.
После 8-го Сионистского конгресса (1907) Вейцман впервые посетил Палестину, что побудило его еще активнее настаивать на практической деятельности по заселению страны. В 1914 Вейцман принял участие в борьбе за преподавание на иврите всех предметов в открывшемся Политехническом институте (Технион) в Хайфе. Как ученый, он понимал трудности, связанные с преобразованием иврита в язык современной науки, однако он с еще большей ясностью сознавал, что сионистское движение утратит свою духовную основу, если оторвется от корней еврейской культуры прошлого.
Во время 1-й мировой войны Вейцман изобрел новый способ получения ацетона, необходимого для производства боеприпасов. Это изобретение было высоко оценено английским правительством и помогло Вейцману создать контакты с правительственными кругами, в том числе с некоторыми министрами. Сионистская организация в целом заняла нейтральную позицию в войне. Вейцман совместно с некоторыми другими английскими сионистами, а также с В. Жаботинским, который прилагал усилия к формированию еврейского легиона в рядах британской армии для освобождения Палестины от турецкого владычества, пытались возбудить интерес британского правительства к сионизму. Крупнейшим успехом этой деятельности явилась опубликованная 2 ноября 1917 Декларация Бальфура о доброжелательном отношении английского правительства к созданию еврейского национального очага в Палестине. Декларация Бальфура была первым значительным политическим достижением сионистского движения. Еврейство всего мира приписывало его главным образом Вейцману. Взрыв национального энтузиазма носил чуть ли не мессианский характер, и Вейцман со свойственной ему эмпирической уравновешенностью счел необходимым умерить всеобщее воодушевление призывом к реальным мероприятиям и практической работе: «Государство не может быть создано путем деклараций… Даже если все правительства мира отдали бы нам страну, этот дар не имел бы большого значения; но если еврейский народ отправится отстраивать Палестину, еврейское государство превратится в реальную действительность».
С опубликованием Декларации Бальфура Вейцман стал не только одним из самых популярных лидеров сионистского движения, хотя не занимал высокого поста в его центральных органах, но и одним из общепризнанных вождей еврейского народа. В 1918 г. Вейцман возглавляет сионистскую комиссию, которую английское правительство направило в Палестину для исследования перспектив будущего заселения и развития страны. В Акабе Вейцман встретился с эмиром Фейсалом, сыном шарифа Хусейна из Мекки, признанным вождем арабского национализма, который дал Вейцману письменное обязательство признать цели сионизма в Палестине при условии, что стремления арабского национализма будут осуществлены в Ираке и Сирии. В 1918 при непосредственном участии Вейцмана были заложены основы Еврейского университета в Иерусалиме. В 1919 Вейцман возглавил сионистскую делегацию на мирной конференции в Версале. Выступления членов этой делегации были сочувственно прослушаны особым комитетом союзных государств-победителей, и на последовавшей в 1920 международной конференции в Сан-Ремо было решено вручить Британии мандат на управление Палестиной на основе Декларации Бальфура. Английский государственный деятель, активно содействовавший опубликованию этой Декларации, еврей Герберт Сэмюэл был назначен первым британским верховным комиссаром Палестины.
