Mit Ausbruch des Ersten Weltkrieges war Zoellner als Generalmajor Chef des Stabes des Generalquartiermeisters. Am 1. Oktober 1916 übernahm er das Kommando über die 49. Reserve-Division, mit der er sich an den Kämpfen gegen Rumänien beteiligte. Im Januar 1917 erhielt Zoellner dann das Kommando über die 2. Infanterie-Division an der Westfront. Für seine Verdienste wurde Zoellner im gleichen Jahr mit dem Ritterkreuz des Ordens der Bayerischen Krone geehrt. Damit verbunden war die Verleihung des persönlichen Adels und er durfte sich ab diesem Zeitpunkt Ritter von Zoellner nennen.