С началом Первой мировой войны Н.Д. Анощенко поступил вольноопределяющимся в 15-й корпусный авиационный отряд. В действующей армии он находился с небольшими перерывами до декабря 1917 года. За годы войны Н.Д. Анощенко прошел путь от рядового до командира воздухоплавательного отряда. Его служба была отмечена семью орденами: орденом Святой Анны 4-й степени с надписью: "За храбрость", орденом Святого Станислава 3-й степени с мечами и бантом, орденом Святой Анны 3-й степени с мечами и бантом, орденом Святого Станислава 2-й степени с мечами, орденом Святой Анны 2-й степени с мечами, Георгиевским Крестом 4-й степени, орденом Святого Владимира 4-й степени с мечами и бантом.
В архиве Н.Д. Анощенко сохранилось несколько писем, написанных в июле 1917 года и адресованных матери Эмилии Фёдоровне в Москву.