עם פרוץ המלחמה לחם דוסטלר עם הרגימנט שבפיקודו במהלך הפלישה לפולין, כחלק מהדיוויזיה ה-46 במסגרת הקורפוס ה-4. ב-5 בפברואר 1940 מונה דוסטלר לראש מטה הקורפוס ה-25, והשתתף עמו במהלך הקרב על צרפת, כחלק מהארמייה השביעית במסגרת קבוצת ארמיות C. ב-1 בספטמבר 1941 הועלה דוסטלר לדרגת גנרל מיור, וב-26 בספטמבר מונה למפקד הדיוויזיה ה-57, שהייתה חלק מהקורפוס ה-55 במסגרת הארמייה ה-17, ולחם עמה בקרב חרקוב הראשון. ב-30 ביוני 1942 מונה דוסטלר למפקד הדיוויזיה ה-163, שהייתה חלק מהקורפוס ההררי ה-36 במסגרת הארמייה ההררית ה-20, ולחם עמה בקרבות בפינלנד. ב-1 בינואר 1943 הועלה דוסטלר לדרגת גנרל לוטננט, וב-22 ביוני 1943 מונה למפקד הקורפוס ה-42, שהיה חלק מפלגת הארמייה קמפף במסגרת קבוצת ארמיות דרום. ב-1 באוגוסט 1943 הועלה דוסטלר לדרגת גנרל חיל הרגלים, וב-15 בינואר 1944 מונה למפקד הקורפוס ה-75, שהיה חלק מקבוצת ארמיות C באיטליה. ב-22 במרץ 1944 נחת כוח אמריקני קטן 100 ק"מ צפונית לעיר הנמל לה ספציה, שמשימתם הייתה להשמיד מנהרה של רכבת בין לה ספציה וג'נובה, וב-24 במרץ 1944 נלכד הכוח על ידי לוחמים מדיוויזיית הביצורים ה-135. לאחר חקירתם הורה קסלרינג לדוסטלר להוציאם להורג, מכיוון שלא היו עם מדים, ובשל כך לא חלה עליהם אמנת ז'נבה, ואכן דוסטלר פקד על הוצאתם להורג. ב-25 בנובמבר 1944 מונה דוסטלר למפקד הקורפוס ה-73, שהיה חלק מהארמייה העשירית, ופיקד עליו עד סוף המלחמה.