Początkowo służył jako strzelec-bombardier w pułku bombowym Kampfgeschwader 4 we Francji, między innymi na froncie pod Verdun. W grudniu 1916 został odznaczony Żelaznym Krzyżem I klasy. Następnie ukończył kurs pilotażu i 6 marca 1917 uzyskał za sprawą brata przeniesienie do elitarnej eskadry myśliwskiej Jagdstaffel 11 (Jasta 11), dowodzonej przez Manfreda. Aczkolwiek pozostawał w cieniu słynnego brata, lecz Lothar szybko okazał się również dobrym i agresywnym pilotem, latając razem z Manfredem. 28 marca 1917 zestrzelił pierwszy samolot (myśliwiec RAF FE.2b). 1 maja, podczas urlopu Manfreda, Lothar mając już 16 samolotów zestrzelonych, objął dowództwo nad eskadrą.
7 maja 1917 Lotharowi oficjalnie przypisano zestrzelenie czołowego brytyjskiego asa Alberta Balla, lecz okoliczności tej walki przebiegającej wieczorem w trudnych warunkach atmosferycznych, nie są do dziś wyjaśnione. Jako bardziej prawdopodobną wersję podaje się, że Anglik stracił orientację w chmurze i rozbił się. Podczas tej walki uszkodzony został również samolot Lothara, lecz zdołał on awaryjnie wylądować. 13 maja Lothar, po zestrzeleniu samolotu obserwacyjnego B.E.2, został raniony ogniem karabinowym z ziemi i po awaryjnym lądowaniu, spędził 5 miesięcy na leczeniu.