Mit Ausbruch des Ersten Weltkriegs nahm Deimling mit seinem Korps an den Kämpfen im südlichen Elsass, an der Aisne, vor Ypern (1914) in Flandern und vor Verdun (21. Februar bis 20. Dezember 1916) teil. Am 3. September 1916 wurde er mit dem Orden Pour le Mérite für die Einnahme des Fort Vaux ausgezeichnet. Im Oktober 1916 wurde Deimling an der Somme eingesetzt. Am 19. November 1916 erfolgte eine Versetzung als Abschnittskommandeur der Armeeabteilung B in die mittleren Vogesen. Am 22. Mai 1917 wurde Deimling unter gleichzeitiger Ernennung zum Chef des 1. Unter-Elsässischen Infanterie-Regiments Nr. 132 in Straßburg zur Disposition gestellt.