Ca locotenent major a primit însărcinări la Marele Stat Major al Armatei Comune imperiale și regale, la Viena. A ajuns șef al unei direcțiuni din Marele Stat Major, fiind mai apoi transferat la Ministerul de Război și promovat pe scară ierarhică. La izbucnirea Primului Război Mondial se afla ca feldmareșal la comanda diviziunii de infanterie 15 Miskolc, iar apoi a preluat de la generalul Svetozar Boroevic comanda Corpului 6 de armată. A comandat cu succes Corpul 6 de armată până în 1916. În 1915, Arz von Straussenburg a condus împotriva armatei imperiale ruse contraofensiva de la Gorlice-Tarnów. Când șeful Statului Major, Conrad von Hötzendorf, a fost demis din funcție de către Carol I al Austriei în martie 1917, acest post i-a fost dat lui Arthur Arz von Straussenburg, post pe care l-a deținut până la sfârșitul războiului. În ultimul an de război a fost numit general-colonel. După pierderea războiului, Arz von Straussenburg a fost trimis în judecată pe motiv că după armistițiu ar fi dat ordinul de încetare a focului prea devreme pe frontul italian, ceea ce ar fi dus la un număr de 850.000 de soldați austrieci în prizonierat de război în Italia. Nu a fost însă găsit vinovat.