La guerra se declaró en julio de 1914 y el 5 de marzo de 1915, antes de que pudiera completar sus estudios médicos, Kostja Zetkin fue reclutado en el ejército. Sirvió como oficial médico en el Frente Occidental, participando en la Batalla del Somme, en Verdún y, más tarde, en Rheims. Continuó como oficial médico a través de varias promociones, y recibió la Cruz de Hierro (2.ª clase) el 10 de noviembre de 1916. Después de que la guerra terminó en 1918, reanudó sus estudios médicos, pasando sus exámenes médicos estatales en 1923 con una distinción.