Et tilfelle var på kvelden 7. mai 1917 da elleve engelske fly ute på oppdrag støtte på en gruppe tyske fly. På grunn av skumringen var sikten dårlig. Lothar von Richthofen havarerte med sitt fly bak de tyske linjene etter en luftkamp med engelskmannen Albert Ball. Ball omkom i styrten mens Richthofen overlevde og ble kreditert for nedskytningen av Ball.
Lothar fullførte gymnaset og ble med 4. dragoner-regiment i 5. kavaleridivisjon. Like etter første verdenskrig brøt ut ble han sendt til Belgia, og i oktober 1914 ble han løytnant. Han ble deretter sendt til Reims i Frankrike og fikk jernkorset 2. klasse for sitt mot før han ble flyttet til østfronten.[3] I 1915 ble han med sin bror til flyvåpenet, ble feltobservatør, og deltok i slaget ved Verdun. I desember 1916 begynte han med pilot-trening.[4]
I februar 1917 ble Lothar syk og reiste hjem, og i mars ble han med Jasta 11 med sin bror Manfred der Lothar fløy Albatros D.III. Lothar fikk ansvaret for Jasta 11 i mai da Manfred var hjemme på permisjon, men i kamp med et britisk fly 13. mai ble han såret og måtte nødlande. Han hadde da skutt ned 24 fly og fikk utmerkelsen "Pour le Mérite", og kom tilbake til Jasta 11 etter 5 måneder.[4]
I mars 1918 ble Lothar skutt ned i sin Fokker Dr.I av australske Geoffrey Hughes. Mens han lå på skykehus fikk han vite at hans bror, Manfred, var skutt ned og omkommet. Sommeren 1918 kom Lothar på vingene igjen og skjøt ned ti nye fly, det siste 12. august 1918. Dagen etter ble Lothar skutt ned for tredje gang, og kunne ikke fly mer før etter krigen.
Lothars 40 nedskytninger kombinert med lange sykehusopphold gjorde ham til en av de mest effektive pilotene i første verdenskrig.[4]