Mit Ausbruch des Ersten Weltkriegs kam Sproesser als Chef der MG-Kompanie mit seinem Regiment ins Feld, wurde am 19. August 1914 zum Major befördert und zeitgleich zum Kommandeur des II. Bataillons ernannt. In der anschließenden Schlacht bei Longwy wurde Sproesser am 23. August 1914 durch ein Schrapnell verwundet. Nach seiner Wiederherstellung Ende September 1914 war er mit seinem Bataillon an den weiteren Kämpfen im Verbund mit der 26. Infanterie-Division an der Westfront beteiligt und verlegte im November 1914 mit dem Großverband an die Ostfront. Hier kam er u. a. an den Kämpfen an der Bzura und am Pilica zum Einsatz, lag in Stellungskämpfen vor Przasnysz und machte die Narew-Offensive mit. Am 20. Juli 1915 gelang seinem Bataillon mit der Erstürmung der Schanze 132 die Einnahme der Schlüsselstellung der Festung Różan. Ende August 1915 stürzte Sproesser vom Pferd und kam zur Erholung in die Heimat. Dort wurde er nach seiner Genesung zum Kommandeur des Gebirgs-Bataillon, bestehend aus sechs Gebirgs-Schützen-Kompanien mit sechs Gebirgs-MG-Zügen ernannt. Nach intensiver Einweisung und Schulung auf dem Truppenübungsplatz Münsingen kam das Bataillon ab 1. Januar 1916 in den Vogesen am Hilsenfirst zum Einsatz und konnte sich dabei bewähren. Im Oktober 1916 verlegte Sproesser mit seinem Bataillon auf den Balkan und nahm auf dem äußersten rechten Flügel der 9. Armee am Feldzug gegen Rumänien teil. Während der deutschen Offensive nahm es, dem Deutschen Alpenkorps unterstellt u. a. an der Schlacht bei Rimnicul-Sarat teil. Im Februar 1917 trat das Bataillon wieder in den Vogesen, westlich von Colmar an und kam Ende Juli 1917 erneut nach Rumänien. Dieses Mal der Gruppe Gerok unterstellt, lag es in schweren Kämpfen um die Gebirgsausgänge der Moldau. Im August konnten seine Truppen den 788 m hohen Deal Cosna einnehmen und mehrfach gegen Rückeroberungsversuche verteidigen. Sein Durchbruchsversuch in das Trotuș-Tal misslang jedoch mangels Unterstützung.