עם פרוץ מלחמת העולם הראשונה באוגוסט 1914 מונה פרומל למפקד קורפוס הפרשים ה-3, שהיה חלק מהארמייה השישית של רופרכט, נסיך הכתר מבוואריה. הוא פיקד על הקורפוס שלו במהלך המערכה על הגבולות. חודש לאחר המלחמה, הועבר הקורפוס שלו לחזית המזרחית, ונכלל במסגרת הארמייה התשיעית שזה עתה הוקמה בפיקודו של אוגוסט פון מקנזן. במסגרת הארמייה התשיעית, השתתף פרומל בקרב על הוויסלה ובקרב לודז'. ב-23 ביוני 1916 הוא הועלה לדרגת גנרל חיל הפרשים. בנובמבר של אותה שנה, הפך הקורפוס שלו להיות הקורפוס ה-57. לאחר חוזה ברסט-ליטובסק בשנת 1918, הקורפוס שתחת פיקודו נפרס ככוח כיבוש בשטח גדול ברוסיה. ב-6 באפריל של אותה שנה, הוחר הקורפוס שלו לחזית המערבית, אולם בגלל דלקת ריאות הוא אושפז בבית חולים, וכשהשתחרר כבר פורק הקורפוס שלו. ב-15 ביולי של אותה שנה עוטר בצלב הנשר האדום עם חרבות.