Erster Weltkrieg

Bei Ausbruch des Ersten Weltkriegs übernahm Dieffenbach am 2. August 1914 den Befehl über die 22. Division im XI. Armee-Korps. Mit diesem ging es zunächst westwärts, Ende August an die Ostfront nach Ostpreußen, Krakau, Iwangorod und an die Rawka, wo er am 18. April 1915 zum Generalleutnant befördert wurde. Am 2. Juni 1915 führte er seine Division nach Lubakzow, überquerte den San bei Sieniawa und rückte bis Pinsk vor. Den Winter 1915/16 verbrachte er in Wolhynien. Ende März 1916 zog die Division nach Kurland und blieb bis Ende Juni bei Mitau.

Während der Brussilow-Offensive wurde die Division der neugebildeten „Angriffsgruppe von der Marwitz“ in Ostgalizien zugeteilt. Als die Division am 20. Juli zusammen mit der k.u.k. 1. Armee unter dem Generaloberst Puhallo sich zwischen Lipa und Styr zurückziehen musste, wurde Dieffenbach mit dem Oberbefehl über die Armee beauftragt. Nachdem der Rückzug zum Stehen gebracht wurde, blieb die um zwei k.u.k. Infanterie-Truppendivisionen verstärkte Division als „Korps Dieffenbach“ bis Mitte Dezember in ihrer ostgalizischen Stellung.

Am 17. Dezember 1916 zum Kommandierenden General des VIII. Armee-Korps ernannt, wurde Dieffenbach als solcher am 12. März 1917, ältere Kommandeure sollten gegen jüngere ausgetauscht werden, zu dem vor Ypern liegenden IX. Reserve-Korps versetzt. Am 2. April erhielt er mit der Führung der „Gruppe Arras“ den Befehl über den Südabschnitt der 6. Armee. Eine Woche später begann die Schlacht von Arras. Als Anerkennung für seine Verdienste in der Abwehr wurde ihm durch A.K.O. vom 26. April 1917 der Orden Pour le Mérite verliehen. Im Juni 1917 wurde er während der Schlacht von Messines samt seinem Generalkommando zur Führung der „Gruppe Wytschaete“ der 4. Armee nach Flandern versetzt. Seine Divisionen mussten im Kampf mit der britischen 2. Armee unter General Herbert Plumer den Frontbogen von Wytschaete aufgeben und rangen am südlichen Abschnitt der Großen Flandernschlacht viele Monate um den Erhalt der neuen Frontlinie zwischen Hollebeke-Zandvoorde-westlich Warneton.

Im Januar 1918 wurde sein Generalkommando der neugebildeten 17. Armee ins Artois zugeführt. Während der Frühjahrsoffensive führte er seine Divisionen im März 1918 in der Schlacht bei Monchy–Cambrai und nahm anschließend beim Angriff an der Scarpe teil. Mitte April 1918 trat Dieffenbach mit seinem Korps wieder zur 6. Armee über und focht in der Schlacht an der Lys im Raum südlich Merville. Vom Mai bis August folgten Stellungskämpfe im Artois und Französisch-Flandern. Im September 1918 verlegte die Heeresleitung das IX. Reservekorps zur 1. Armee nach Reims und ab Ende September zur 5. Armee an die Maas. Am 8. November 1918 wurde das Generalkommando des IX. Reserve-Korps aufgelöst.

Weimarer Republik

Nach Ende des Krieges reichte Dieffenbach sein Abschiedsgesuch ein. In dessen Genehmigung wurde er am 8. Mai 1919 zur Disposition gestellt. Am 19. Juli 1919 wurde Karl Dieffenbach bei seiner Verabschiedung der Charakter als General der Infanterie verliehen.

In der Folge war er Vorsitzender des Landesverbandes Rheinisch-Westfälisches Industriegebiet und der Ortsgruppe Düsseldorf des Deutschen Offizierbundes sowie des Kriegerverbandes des Regierungsbezirks Düsseldorf.