Na początku I wojny światowej Kirchheim został dowódcą kompanii w batalionie Jägerów nr 10 w Hanowerze. Wraz ze swoim batalionem brał udział w walkach na froncie zachodnim, gdzie 24 sierpnia 1914 r. awansował na kapitana. Tego samego dnia Kirchheim został postrzelony w szyję podczas próby przejęcia angielskiej baterii w Fontaine aux Pierre na wschód od Cambrai. Po odzyskaniu zdrowia wraz z batalionem przeniósł się do nowo utworzonego Korpusu Alpejskiego w maju 1915 roku i został rozmieszczony z nimi w Tyrolu, Austro-Węgrzech, walcząc w pierwszej bitwie pod Isonzo.
- Co? Książę Karol odwiedził batalion 27 czerwca i przekazał mu odznakę Edelweiss, która była noszona do końca kampanii do Shako i czapki. Jego batalion został przeniesiony na front zachodni na początku 1916 roku, biorąc udział w bitwie pod Verdun, gdzie Kirchheim został ranny i wysłany do szpitala Charleville. 15 sierpnia Kirchheim został mianowany dowódcą batalionu. W dniu 25 sierpnia 1918 roku Kirchheim poprowadził swój batalion do szturmu na Kemmel, kiedy pocisk artyleryjski zranił go w głowę. Za wysokie zasługi w szturmowaniu Kirchheim został zgłoszony 12 maja do Pour le Mérite, ale go nie otrzymał. W bitwie obronnej pomiędzy Somme i Oise Kirchheim i jego batalion ponownie wyróżnili się w taki sposób, że został zaproponowany po raz drugi przez dowódcę pułku na nagrodę. 13 października 1918 roku cesarz Wilhelm II wydał zarządzenie, aby przyznać Pour le Mérite zasłużonemu oficerowi. W ostatnich tygodniach wojny Kirchheim i jego batalion ponownie zostali przeniesieni, tym razem na Bałkany. Po wycofaniu się w walce w Serbii i Macedonii, powrócili do Niemiec przez Węgry i rzeki Dunaju i Sawy.