Mit dem Korps nahm Haxthausen nach Ausbruch des Ersten Weltkriegs bei der 6. Armee an den Schlachten in Lothringen und vor Nancy-Epinal teil. Mitte September kämpfte der Großverband in Nordfrankreich an der Somme und ging anschließend bei Saint-Quentin in den Stellungskrieg über. Im Januar 1915 verlegte das Korps in den Osten und war hier an der Winterschlacht in Masuren beteiligt. Nach Gefechten am Bobr, bei Sejny und Krasnopol wurde Haxthausen am 3. Mai 1915 zum Chef des Generalstabs des I. Reserve-Korps ernannt. Auch mit diesem Korps war er an den Kämpfen an der Ostfront eingebunden. Am 2. Juni 1916 kommandierte man ihn dann zur Dienstleistung zum Oberkommando der 5. Armee und ernannte ihn drei Wochen später zum Oberquartiermeister dieser Armee. Hier erlebt er aus nächster Nähe die verlustreichen Kämpfe um Verdun. Mit der Bildung der Heeresgruppe „Deutscher Kronprinz“ wurde Haxthausen von seiner Stellung enthoben und Ende des Jahres zum Kommandeur der 77. Infanterie-Brigade ernannt. Im Verbund mit der 10. Reserve-Division kämpfte er vor Verdun, in der Doppelschlacht an der Aisne und in der Champagne. Am 18. Juli 1917 wurde Haxthausen zum Generalmajor befördert. Von Oktober bis Dezember 1917 hatte er bei der 2. Armee den Vorsitz einer Kommission inne, die mit der Ausarbeitung neuer Ausbildungsvorschriften für Fußtruppen betraut war. Nach Beendigung dieser Tätigkeit stellte man ihn zur Verfügung der OHL und beauftragte Haxthausen mit der Einrichtung und Leitung von Lehrgängen für Front- und Generalstabsoffiziere bei der 9. Armee.