Mit Ausbruch des Ersten Weltkriegs kam die Brigade an der Ostfront nach Grenzscharmützel zunächst in der Schlacht bei Gumbinnen sowie in der Schlacht bei Tannenberg zum Einsatz. Anschließend beteiligte sie sich bei der Schlacht an den Masurischen Seen und der Schlacht um Łódź. Am 4. März 1915 wurde Engelbrechten dann zum Kommandeur der neu aufgestellten 50. Infanterie-Division ernannt, mit der er an der Westfront in der Champagne antrat. Von Mitte April bis Anfang November 1916 rangen seine Truppen in der Schlacht um Verdun und beteiligten sich an der Erstürmung des Fort Vaux. Von November 1916 bis Ende Februar 1917 kämpfte die Division in den Argonnen und kam anschließend mit der 7. Armee an die Aisne, wo sie sich in der dortigen Schlacht mehrfach gegen Angriffe der Franzosen behaupten konnte. Zwischenzeitlich am 22. März 1917 zum Generalleutnant befördert, wurde Engelbrechten im Februar 1918 der Stern zum Roten Adlerorden mit Eichenlaub, Schwertern und der Krone verliehen. Am 1. Juli 1918 gab er das Kommando über die Division ab und wurde zum Gouverneur von Riga und Dünamünde ernannt.