Loeschke promovierte über griechische Epigraphik und trat dann das Reisestipendium des DAI an. In Griechenland bearbeitete er die Keramik der Schachtgräber von Mykene zusammen mit Heinrich Schliemann und Adolf Furtwängler. Er war Mitbegründer der Römisch-Germanischen Kommission des Deutschen Archäologischen Instituts. Loeschke ergänzte die archäologischen Sammlungen am Winckelmann-Institut der Humboldt-Universität Berlin durch bedeutende Erwerbungen und war als Förderer der Grabungen der Militärlager in Haltern ebenfalls maßgeblich an deren Erforschung beteiligt.