Dopo l’ingresso degli Stati Uniti nel conflitto mondiale, Angelo si registrò nelle liste di leva della contea di Tooele insieme ad altri centodieci italiani ed il suo numero venne estratto tra quelli che avrebbero dovuto essere arruolati.

Prese quindi servizio il 3 novembre 1917 nelle file della compagnia M del 163° reggimento di fanteria, parte della 41ª divisione in addestramento a Camp Greene in North Carolina e, dopo appena quattro settimane, si imbarcò da Hoboken sul gigantesco transatlantico adibito a trasporto truppe Leviathan che lo trasferì in Europa insieme a migliaia di reclute.

Una volta in Francia, la 41ª divisione fu destinata a divenire una divisione di complemento  ed i suoi componenti furono temporaneamente assegnati a compiti ausiliari quali le operazioni di carico e scarico dei rifornimenti e la costruzione di cantonamenti.

Con le offensive tedesche di marzo una riorganizzazione si ritenne indispensabile e buona parte della 41ª si riversò nella 32ª resa quindi operativa; Angelo fu parte di quel trasferimento e si unì alla compagnia M del 127° reggimento di fanteria ad aprile 1918.

Poco dopo la divisione ricevette il battesimo del fuoco in Alsazia dove tra maggio e luglio del 1918, i reparti della Arrow Division affiancarono a rotazione i francesi nel controllo di un settore relativamene tranquillo a nord del confine con la Svizzera.

La situazione cambiò drasticamente a fine luglio quando la 32ª venne trasferita a Chateâu Thierry e quindi oltre la Marna per partecipare alla grande controffensiva alleata della Aisne-Marne che, a partire dal 18 luglio si era scatenata nei pressi di Soisson provocando la progressiva ritirata tedesca dal saliente creato durante le offensive di primavera.

La 32ª divisione raggiunse il 30 luglio la terza linea difensiva (Dora Stellung) lungo il fiume Ourcq, dove i tedeschi avevano sistemato numerossisime postazioni di mitragliatrici a copertura della massiccia ritirata alle loro spalle; gli scontri furono violentissimi ed il 127° si rese potagonista dell’avanzata attraverso Bois de Grimpettes e Reddy Farm.

Nonostante le perdite pesantissime gli americani raggiunsero le vicinanze del fiume Vesle il 3 agosto e venne deciso di tentare un attraversamento il giorno successivo impiegando ad ovest di Fismes il 126° reggimento ed il 127° direttamente sul villaggio.

L’assalto fu lanciato alle tre del pomeriggio e si protrasse tutta la giornata al termine della quale nonostante le posizioni oltre il fiume non furono mantenute, il villaggio di Fismes era in mano americane.

Il Colonnello Langdon, comandante del 127° reggimento, riorganizzando le forze alla sera del quattro agosto, registrò ottantanove uomini e due ufficiali superstiti del terzo battaglione; tra i caduti vi fu anche Angelo Santarelli, le cui spoglie furono recuperate ed oggi riposano nel cimitero americano di Fere en Tardenois.