Trong cuộc tổng động viên vào đầu cuộc Chiến tranh thế giới thứ nhất, Quân đoàn IV do Sixt von Arnim chỉ huy là một phần thuộc Tập đoàn quân số 1 dưới quyền tướng Alexander von Kluck trên Mặt trận phía Tây. Ông đã tham chiến trong trận sông Marne lần thứ nhất năm 1914. Và dĩ nhiên, họ cũng sa lầy vào chiến tranh chiến hào – một cục diện bế tắc và đẫm máu đã định hình cho những năm sau đó của cuộc chiến. Họ đã tham gia trong các trận đánh tại Arras, cao điểm Loretto, La Bassée, và trên sông Somme. Để tưởng thưởng vai trò chỉ huy của ông trong các trận chiến này, đặc biệt là ở Arras và sông Somme, ông được tặng thưởng Huân chương Quân công vào năm 1916. Năm sau, ông được bổ nhiệm làm Tư lệnh của Tập đoàn quân số 4, đồng thời giữ trách nhiệm tổng chỉ huy quân đội tại vùng Flanders. Dưới sự chỉ huy của ông, Tập đoàn quân số 4 đã đứng vững trước một số cuộc tấn công ác liệt của các lực lượng Anh và Khối Thịnh vượng chung, tiêu biểu là trận Ypres lần thứ ba. Sixt von Armin đã được trao tặng Huân chương Đại bàng Đen, và được tặng thêm bó sồi của Huân chương Quân công.