Wünnenberg trat der SS bei (SS-Nr. 405.898) und wurde am 2. Oktober 1939 Kommandeur des Polizei-Schützen-Regiments 3 der Polizei-Division. Im Zuge der Dienstgradangleichung erhielt er den Rang eines SS-Standartenführers. Mit diesem Regiment nahm er am Westfeldzug und am Überfall auf die Sowjetunion 1941 teil. Für seinen Einsatz wurde er am 15. November 1941 mit dem Ritterkreuz des Eisernen Kreuzes ausgezeichnet.