Mit Ausbruch des Ersten Weltkriegs wurde die Reitende Abteilung seines Regiments der 9. Kavallerie-Division unterstellt. Mit diesem Großverband machte Braumüller den Vormarsch in das neutrale Belgien mit, kämpfte in der Schlacht bei Mons und später in Frankreich. Nach der Schlacht bei Ypern verlegte seine Abteilung an die Ostfront, wo Braumüller am 8. November 1914 zum Hauptmann befördert wurde. 1915/16 war er Kompaniechef im Badischen Reserve-Infanterie-Regiment Nr. 240 und dann bis Januar 1918 Abteilungsführer im Landwehr-Feldartillerie-Regiment Nr. 15. Anschließend war Braumüller in gleicher Stellung im Landwehr-Feldartillerie-Regiment Nr. 9 tätig, bis er schließlich im Juli 1918 als Führer der II. Abteilung wieder in das Feldartillerie-Regiment „von Scharnhorst“ (1. Hannoversches) Nr. 10 zurückkehrte. Für seine Leistungen während des Krieges hatte man Braumüller mit beiden Klassen des Eisernen Kreuzes, dem Ritterkreuz II. Klasse des Ordens vom Zähringer Löwen mit Schwertern und Eichenlaub sowie dem Österreichischen Militärverdienstkreuz III. Klasse mit Kriegsdekoration ausgezeichnet.