Ensimmäisen maailmansodan alussa Löfströmin rykmentti tuki Venäjän 4. armeijan hyökkäystä Itävalta-Unkaria vastaan Puolassa. Syyskuun alussa 1914 hänet nimitettiin Henkivartioväen 1. tarkk’ampujarykmentin komentajaksi ja joulukuussa hän sai ylennyksen kenraalimajuriksi. Hän sai seuraavana vuonna Pyhän Yrjön miekan kunnostautumisestaan Hodelin taistelussa elokuussa 1914 ja neljännen luokan Yrjön-ristin Opatówin taistelusta lokakuussa 1914. Löfströmin rykmentti osallistui seuraavan kahden vuoden aikana puolustus- ja perääntymistaisteluihin Puolassa sekä Brusilovin hyökkäykseen kesällä 1916. Viimeksi mainitun operaation yhteydessä rykmentti lähes tuhoutui ankarissa taisteluissa Stohod-joella heinäkuussa 1916. Helmikuussa 1917 Löfström siirrettiin prikaatinkomentajaksi Henkivartioväen 3. jalkaväkidivisioonaan ja elokuussa Henkivartioväen tarkk’ampujadivisioonan komentajaksi. Venäjän armeijan ollessa jo hajoamistilassa hän jäi syyskuun alussa lomalle ja palasi pian Suomeen.