Al comienzo de la Primera Guerra Mundial, fue llamado al servicio activo, y pronto se convirtió en comandante de artillería de la 86.ª división del frente oriental. En 1915 luchó en trece acciones, ganando la Primera Clase de la Cruz de Hierro y la Segunda Clase. Los rusos llevaron a cabo la Ofensiva del Lago Naroch del 18 al 30 de marzo de 1916. Para el contraataque, Bruchmüller persuadió al comandante del Décimo Ejército, Generaloberst Hermann von Eichhorn, para centralizar el comando de artillería. Bruchmüller planeaba liderar el ataque de infantería con un bombardeo progresivo, que contribuyó a la victoria alemana, por la que recibió el Pour le Mérite, el mayor premio militar de Alemania, en 1917 (uno de los únicos cuatro altos oficiales de artillería que recibió este honor durante el guerra).