Lorsque la guerre a commencé, Klein a rejoint l'armée et a servi avec l'infanterie sur le front occidental. Mise en service en Mars 1915, il est transféré à la Force aérienne allemande au printemps de 1916 et a été affecté à Jasta 4 en Novembre 1916.
Crédité de sa première victoire dans le printemps de 1917, il a été blessé dans l'action le 9 mai 1917. Il était blessé à nouveau à Gistel, dans la matinée du 13 Juillet 1917. le 27 Septembre 1917, Klein commandement de Jasta 10.
Après avoir marqué 6 victoires, il fut de nouveau blessé, perdant son pouce droit le 19 Février 1918. en revenant, il a rejoint Jasta 10 mais il a servi le reste de la guerre comme un agent de terrain. En 1935, Klein a rejoint la Luftwaffe, servit plus tard comme commandant adjoint de tous les combattants et atteint le grade de major-général avant sa mort en 1944.
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