Loerzer värväytyi jalkaväkeen 1911. Hän siirtyi vastaperustettujen ilmailujoukkojen lentokoulutukseen kesällä 1914. Ensimmäisen maailmansodan alussa hän lensi tarkkailukonetta, jonka tarkkailijana toimi Hermann Göring. Kesäkuussa 1915 Loerzer siirtyi taistelulentokoulutukseen, josta hän pääsi kenttälentoyksikköön elokuussa. Hän haavoittui vaikeasti huhtikuussa 1916 ja vietti loppuvuoden sairaalassa. Tammikuussa 1917 hänet nimitettiin hävittäjälaivue 26:n komentajaksi. Siihen mennessä hän oli ansainnut kaksi pudotusta. Lokakuussa 1917 Loerzerin tilillä oli jo 20 voitettua ilmataistelua. Loerzerin alaisuudessa palveli hänen veljensä Fritz, joka saavutti sodan aikana 11 ilmavoittoa.
Loerzer palkittiin Pour le Meritellä helmikuussa 1918. Samassa yhteydessä hänet nimitettiin Jagdgeschwader 3:n komentajaksi. Lentoyksikkö teki tuhojaan BMW:n moottoreilla varustetuilla Fokker D.VII -koneillaan ja Loerzer saavutti viimeisen eli 44. ilmavoittonsa syyskuussa 1918. Hänet ylennettiin kapteeniksi hiukan ennen keskusvaltojen antautumista marraskuussa 1918.
Sotien välinen aika
Sodan jälkeen Loerzer toimi kommunistien kapinoita tukahduttaneissa vapaajoukoissa (Freikorps). Hän lensi Baltian alueella tukien Eiserne Division-vapaajoukkoa. Hän erosi armeijasta maaliskuussa 1920 pysyen mukana siviili-ilmailussa.
Vuonna 1930 Loerzerista tuli Saksan lentokoneen omistajien liiton puheenjohtaja. Adolf Hitlerin ja kansallissosialistisen puolueen valtaantulon myötä vanha sotakaveri Göring nimitti Loerzerin tuli Saksan ilmailu-urheiluyhdistyksen puheenjohtajaksi ja natsi-Saksan ilmailu-urheilujohtajaksi.
Luftwaffe perustettiin uudelleen virallisesti 1935. Loerzer toimi komentajana eri yksiköissä ja hänet ylennettiin kenraalimajuriksi 1938.
Toinen maailmansota
Toisen maailmansodan alussa Loerzer komensi 2. lentodivisioonaa ja Puolan offensiivin jälkeen II lentoarmeijakuntaa, joka osallistui Ranskan valtaukseen alkukesällä 1940. Ranskassa käytettiin Loerzerin ja Heinz Guderianin yhdessä kehittämää maavoimia tukevaa pommitustaktiikkaa,[1] jossa pienet osastot pommittivat vihollisen maajoukkoja jatkuvana tasaisena virtana, sen sijaan että suuri osasto olisi hyökännyt kerran tai kahdesti päivän aikana.[2] Guderian ja Loerzer olivat kokeilleet taktiikkaa jo Mlawassa puolalaisia vastaan 3. syyskuuta 1939.[3]