Zu Beginn des Ersten Weltkriegs wurde Heinrich zum Oberbefehlshaber der Ostseestreitkräfte ernannt, einer bei Kriegsbeginn neu geschaffenen Dienststellung. Obwohl die ihm zur Verfügung gestellten Mittel veraltet und denen der Russischen Ostseeflotte weit unterlegen waren, gelang es ihm, die russischen Seestreitkräfte bis zur Revolution 1917 weitgehend in die Defensive zu drängen und sie an Angriffen auf die deutsche Küste zu hindern. Nach dem Ende der Kämpfe mit Russland entfiel seine Aufgabe und Heinrich zog sich faktisch aus dem aktiven Dienst zurück. Mit dem Ende des Krieges und der Novemberrevolution schied Heinrich aus der Marine aus. Er stellte sich offen gegen die Revolution von 1918, fürchtete aber um das Wohlergehen seiner Familie und floh mit dieser im eigenen Kraftfahrzeug selbst fahrend aus Kiel.