Puolan valtauksen jälkeen 1940 Korsemann siirtyi Lubliniin, jossa hän toimi järjestyspoliisin komentajana. Saksan hyökättyä Neuvostoliittoon Korsemann ylennettiin kenraalimajuria vastanneeksi SS-Brigadeführeriksi, ja hän toimi korkeampana SS- ja poliisijohtajana (HSSPF) erikoistehtävissä Venäjän Kaukasuksella. Näihin tehtäviin kuului muun muassa juutalaisten etsiminen, kokoaminen ja tuhoaminen. Vuonna 1941 Korsemann oli järjestämässä 17 000 juutalaisen joukkoteloituksia Rovnossa ja vuoden 1942 alussa hän järjesti 12 000 juutalaisen teloituksen Harkovassa. Hän oli todennäköisesti osallisena myös Babi Jarin joukkoteloituksissa 29.–30. syyskuuta 1941, joissa murhattiin yli 33 000 juutalaista. Heinäkuussa 1942 hänet ylennettiin SS:n ja poliisin kenraaliluutnantiksi ja hän toimi SS- ja poliisijohtajana (SSPF) Kaukasuksen alueella. Puna-armeijan ajettua saksalaiset Kaukasukselta Korsemann ehti toimia Mogilevissa korkeamman SS- ja poliisijohtajan sijaisena, kunnes häntä vastaan esitettiin syytöksiä pelkuruudesta vetäytymisen aikana. Korsemann pyysi kirjeitse eroa tehtävistään esimieheltään sotamarsalkka Ewald von Kleistilta. Tapaus kiinnitti SS:n ylimmän johtajan Heinrich Himmlerin huomion. Hän ei pitänyt hyväksyttävänä, että korkea-arvoinen SS-upseeri pyytää eroa Wehrmachtin upseerilta ja Himmler alensikin Korsemannin SS-Hauptsturmführeriksi. Tammikuusta 1944 sodan loppuun Korsemann toimi komppanianpäällikkönä SS-divisioona Totenkopfissa.