С апреля 1916 — инспектор артиллерии 8-й армии, сыграл выдающуюся роль в организации наступления Юго-Западного фронта («Брусиловского (Луцкого) прорыва»), что было отмечено в Ставке: Ханжина за его роль в Луцком прорыве произвели в генерал-лейтенанты (1916), что было самым значимым награждением среди участвующих в операции генералов (рассчитывавший на награждение орденом Святого Георгия 2-й степени А. А. Брусилов был награждён георгиевским оружием с бриллиантами). С конца 1916 — инспектор артиллерии Румынского фронта. С апреля 1917 — полевой генерал-инспектор артиллерии при Верховном главнокомандующем. За время Первой мировой войны зарекомендовал себя как талантливый артиллерийский начальник и общевойсковой командир.