Nach seiner Rückkehr nach Deutschland kam er am 4. November 1911 als Abteilungschef in den Admiralstab und wurde kurz darauf am 11. November zum Kapitän zur See befördert. In dieser Stellung verblieb er auch über den Ausbruch des Ersten Weltkriegs hinaus. Vom 11. Juni bis 24. Juli 1917 war Graßhoff in Vertretung Kommandant des Großlinienschiffes SMS "Friedrich der Große". Anschließend wurde er Kommandant des Großlinienschiffes SMS "Kaiserin", mit dem er sich am 17. November 1917 am Seegefecht bei Helgoland beteiligte. Nachdem Graßhoff am 5. Januar 1918 das Kommando über das Schiff wegen seiner Fehlentscheidungen am 17. November abgeben musste, wurde er bis 28. August 1918 zur Unterseebootsschule kommandiert und anschließend als Nachfolger von Kommodore Theodor Püllen zum „Führer der Unterseeboote im Mittelmeer“ ernannt. Von diesem Posten wurde Graßhoff krankheitsbedingt am 9. Oktober 1918 entbunden und Püllen trat erneut an diese Stelle.