С началом Первой мировой войны вновь, после личной просьбы к Государю, был возвращен на службу и назначен генерал-губернатором Восточной Пруссии, однако из-за скорого ее оставления русскими войсками Курлов даже не успел прибыть к месту назначения. В к. 1914 был назначен помощником главного начальника Двинского военного округа (ведал контрразведкой и военной цензурой). Занимался в Риге делами по гражданскому управлению Прибалтийского края на правах генерал-губернатора. В 1915 был отчислен в резерв Петроградского военного округа. С осени 1916 — тов. министра внутренних дел Протопопова (без официального назначения) и заведующий делами департамента полиции. 3 дек. 1916 вышел в отставку.
В первые дни Февральской революции был арестован и заключен в Трубецкой бастион Петропавловской крепости, затем в Выборгскую одиночную тюрьму, откуда в авг. 1917 по болезни сердца был переведен под домашний арест. В своих мемуарах описывает звонок одного из членов ещё царского правительства, в завуалированной форме предлагавшего Курлову занять пост министра внутренних дел. Возможность, однако, так и не была использована.
В авг. 1918, после убийства Володарского, опасаясь репрессий, бежал за границу. В Берлине участвовал в деятельности различных монархических организаций."Я был и остался до сего дня убежденным монархистом <…> единственною, соответствующую характеру русского народа, формою правления может быть только абсолютная монархия", — отмечал Курлов в эмиграции. В мемуарах остался верен этой формуле, практически во всём защищая Николая II. Указывал на преувеличенную в либеральных кругах роль Распутина при дворе. Вспоминал о финансовых махинациях в земствах, которые те пытались скрыть от правительства. Похоронен в Берлине на кладбище Тегель.
После окончания войны оставлен в Свите Его Императорского Величества. В 1914 году долгое время просил назначить его в действующую армию, что встречало отпор со стороны Николая Николаевича. 12 сентября 1915 назначен командиром гренадёрского корпуса.
С 6 февраля 1916 года заменял заболевшего Рузского на посту главнокомандующего армиями Северного фронта. Во время Луцкого прорыва проявил нерешительность, отвёл для защиты от предполагаемого немецкого десанта значительную часть резервов, так и не начав наступления в указанные сроки. Между тем немцы отвели большую часть сил на юг, для поддержки австро-венгерских войн, всего лишь одна линия-заслон — могла быть сломлена ударом Северного фронта.
Назначен 22 июля 1916 года туркестанским генерал-губернатором 30 февраля 1917 года отстранён от занимаемого поста. С мая 1917 года живёт в своём имении Шешурино в Псковской губернии. Создаёт сельскую школу, где работает простым учителем. В 1964 году на его могиле установлен памятника: "Основателю сельскохозяйственной Наговской школы".