Larsen bergabung dengan Korps Marinir Amerika Serikat pada usia 23 tahun. Dia mendapat nilai terbaik di kelas 75 di Sekolah Calon Petugas. Dia memimpin Batalyon ke-3 Marinir ke-5 selama Perang Dunia I. Tak lama setelah dipromosikan menjadi mayor, ia memimpin misi penghubung pada tanggal 25 Juni 1918, selama Pertempuran Belleau Wood
, untuk yang ia menerima Citation Star. Pada tanggal 4 Oktober 1918, sisi batalion menjadi terbuka saat beroperasi bersama Angkatan Darat Keempat Prancis di dekat Rheims. Jerman menyerang beberapa kali, tetapi meskipun ini batalyon berhasil mempertahankan semua tanah yang telah mereka ambil. Untuk perintah heroik Larsen selama pertahanan dua hari ia dianugerahi Navy Cross dan Citation Star kedua. Ia menerima Citation Star ketiga selama perang; ketiganya kemudian diubah menjadi Silver Stars, membuatnya penerima tiga penghargaan Silver Star. Dia berpartisipasi dalam setiap aksi besar yang dilakukan oleh Korps Marinir selama Perang Dunia Pertama, dan merupakan satu-satunya anggota Batalyon ke-3 yang bertugas selama perang tanpa terluka. Pada tahun 1919, Prancis menganugerahinya Croix de guerre dengan palem dan Legiun Kehormatan untuk tindakannya selama perang.