С началом Великой войны, в августе 1914 года, Клуге был мобилизован и назначен младшим офицером в 304-й пехотный Новгород-Северский полк, входивший в 76-ю пехотную дивизию (XXVII армейский корпус Русской армии). В сентябре 1915 года он возглавлял 3-й батальон своего полка и, в ходе боевой операции по ликвидации Свенцянского прорыва германских войск, был отмечен высшей воинской наградой России — орденом Святого Георгия. В конце года Константин Иванович был тяжело ранен и эвакуирован с фронта в тыл: как георгиевский кавалер проходил лечение и реабилитацию в царскосельском Дворцовом госпитале. После выздоровления он принимал участие в работе Георгиевской думы в Петрограде. В 1916 году Клуге получил чин штабс-капитана, причём со старшинством с 1915 года.