Stein war der Sohn eines protestantischen Pfarrers. Von 1915 bis 1918 war er Soldat im Ersten Weltkrieg, wo er an verschiedenen Fronten eingesetzt wurde: 1915 in der Winterschlacht in der Champagne, 1916 beim Stellungskrieg an der Beresina, 1917 an der Ostgrenze der Bukowina und schließlich 1918 an der Schlacht um den Kemmelberg im belgisch-französischen Heuvelland. Dort wurde er am 19. April 1918 verwundet und kam ins Lazarett. Zuletzt war er Leutnant der Reserve.