- 1915. aasta jaanuaris, päev enne kui ta kutsuti sõjaväeteenistusse, abiellus ta Rosa Koch'iga. Ta saadeti artilleria läänerinde, kus ta jäi kuni sõja lõpuni, võttes osa Champagne lahingus.
(1915-1916), Somme lahing (1916), Arras' lahing (1917), Aisne'i teine lahing (1917), Cambrai lahing (1917) (1917) ja Soissons'i lahing (1918). Oma teenistuse eest sai Thälmann Raudkruusi II klassi, Hansa Risti ja Haavamärgi (kaks korda).