С началом Первой мировой войны поручик Викторин Молчанов убыл на фронт. Новым местом службы его стал 7-й Сибирский саперный батальон, в котором получил в командование роту. Затем получил самостоятельное командование 3-й отдельной инженерной ротой 3-й Сибирской стрелковой дивизии. В этой должности получил производство в штабс-капитаны и капитаны.
Самым ярким эпизодом во фронтовой биографии В. М. Молчанова стал день 10 мая 1915 года, который он встретил на польской земле у Божимова на реке Бзуре. В тот памятный для Русского фронта Великой войны день германское командование провело против позиций 5-го Сибирского стрелкового корпуса первую газовую атаку. В ходе ее отравилось газом до 10 тысяч солдат и офицеров 14-й Сибирской стрелковой дивизии, в том числе три взвода из четырех молчановской роты. Но один уцелел благодаря сообразительности и знаниям ротного командира.
В тот день саперный взвод (40 человек) находился на позиции 53-го Сибирского стрелкового полка. Штабс-капитан Молчанов сидел в блиндаже и читал газету, в которой рассказывалось о проведенной немцами месяц назад на Французском (Западном) фронте… газовой атаке. Неожиданно в блиндаж вбежал сапер, доложивший ротному о странном видении – из германских окопов на русские позиции ползло подгоняемое ветром огромное облако. Молчанов выбежал в траншею, чтобы лично убедиться в том, что это действительно газовая атака.
Не теряя ни минуты, он приказал своим саперам намочить любые тряпки, которые оказались под рукой. И, плотно закрыв ими рот и нос, дышать только через них. Импровизированные повязки спасли саперный взвод, но полковые окопы были завалены трупами задохнувших сибирских стрелков. Когда газовое облако накрыло русскую позицию, германская пехота, не таясь, поднялась в атаку, чтобы занять окопы, которые, как ожидалось со всей вероятностью, защищать было уже некому.
Молчанов, видя начало вражеской пехотной атаки, расставил в траншее редкой цепью своих подчиненных. Нашлось два пулемета «Максим» с хорошим запасом пулеметных лент. Когда германцы, не таясь, приблизились к русским окопам, их неожиданно встретили пулеметные очереди и винтовочная пальба в упор. Атакующие пехотинцы откатились в свои окопы, потеряв немало людей убитыми и ранеными.
Из всего взвода больше всего от газа пострадал штабс-капитан Викторин Молчанов: ему, чтобы отдавать команды, приходилось время от времени отнимать повязку от лица. Но он отделался легко, вскоре вернувшись из госпиталя в строй. За содеянный подвиг саперного офицера представили к награждению Георгиевским оружием (саблей) «За храбрость». Награда считалась заслуженной. Но представление было отклонено по чисто формальным признакам.
Капитан В. М. Молчанов, гимнастерку которого украшали боевые ордена, заканчивал для себя участие в Великой войне под Ригой, на Северном фронте. После Февраля 17-го года на фронте стали создаваться выборные солдатские комитеты, что положило начало разложению старой армии и изгнанию из ее рядов многих верных долгу строевых офицеров и генералов. Был создан такой солдатский комитет и в 3-й инженерной роте. Он отказал в доверии своему командиру как слишком храброму и «совершенно несовременному офицеру».
Молчанову пришлось расстаться с ротой, поскольку решение ротного комитета было санкционировано свыше, и фронтовой комиссар Временного правительства протестовать не стал. Он получает должность обер-офицера для поручений и делопроизводства при корпусном инженере 5-го Сибирского стрелкового корпуса. Когда после Октября начальник оставил свой пост, исполнять его обязанности стал Молчанов, представленный в феврале к производству в подполковники.
Русский фронт разваливался, и в том же феврале 1918 года на его северном участке германские войска перешли в наступление, почти не встречая достойного сопротивления. Но все же бои имели место. В одном из них, 20 февраля, на железнодорожной станции Вольмар Молчанов получил ранение и попал в плен. Его поместили на излечение в госпиталь, и ему по выходу из него удалось избежать лагеря для военнопленных. Офицер раздобыл себе поддельный документ и по нему смог перейти демаркационную линию.
В начале мая бежавший из немецкого плена добрался до города Елабуга Вятской губернии. По пути домой офицер-фронтовик окончательно «созрел» для участия в Белом движении, насмотревшись на то, что творилось в России. Вскоре его попытались призвать в Красную Армию в качестве военспеца, но Молчанов покинул город, укрывшись в селе Алиаша, где жил его старший брат Александр, избранный односельчанами мировым судьей.