Durante la Seconda Guerra Mondiale Blamey comandò la Seconda Forza Imperiale Australiana e il I Corpo in Medio Oriente. In quest'ultimo ruolo comandò le truppe australiane e del Commonwealth nella disastrosa battaglia della Grecia. Nel ruolo precedente, tentò di proteggere gli interessi australiani contro i comandanti britannici che cercarono di disperdere le sue forze in ogni sorta di missioni. Fu nominato vice comandante in capo del Comando Medio Oriente e fu promosso generale nel 1941. Nel 1942 tornò in Australia come comandante in capo delle forze militari australiane e comandante delle forze terrestri alleate nell'area sud-occidentale del Pacifico sotto il comando del generale Douglas MacArthur. Su ordine di MacArthur e del primo ministro John Curtin, assunse il comando personale della Forza della Nuova Guinea durante la campagna di Kokoda Track.
, e ha sollevato il tenente generale Sydney Rowell e il maggiore generale Arthur Allen in circostanze controverse. Blamey pianificò e condusse anche la significativa e vittoriosa campagna di Salamaua<unk>Lae. Nondimeno, durante le campagne finali della guerra si trovò di fronte a vocifere critiche sulle prestazioni dell'esercito. Ha firmato l'Instrumento giapponese di resa a nome dell'Australia alla resa cerimoniale del Giappone nella baia di Tokyo il 2 settembre 1945 e successivamente ha accettato personalmente la resa giapponese a Morotai il 9 settembre. Fu promosso maresciallo di campo nel giugno del 1950.