На початок Першої світової війни лейтенант фон Арнім — ад'ютант I батальйону 93-го резервного піхотного полку, разом з яким воював у Бельгії та в Північній Франції. 23 серпня 1914 року фон Арнім був поранений. У вересні 1914 року нагороджений Залізним хрестом 2-го ступеня, пізніше, в листопаді 1914 року і 1-го ступеня. З листопада 1914 по червень 1915 року — виконувач обов'язків ад'ютанта 93-го резервного піхотного полку. 4 листопада 1915 року призначений командиром роти, на чолі якої бився на Західному фронті.