1940年,杜立特在第二次世界大战爆发的情况下重新入伍,负责指挥美国陆军航空队的轰炸机部队。1942年4月18日,他率领16架B-25轰炸机,从大黄蜂号航空母舰起飞,发动空袭东京(又称杜立特空袭)轰炸了日本首都东京,使得珍珠港事件后美国低落的士气为之一振。当他自中国安全回国后,立即晋升准将,并由富兰克林·罗斯福总统授予“荣誉勋章”(Medal of Honor)[1]。之后,他又在北非登陆战役中和地中海战区指挥美军战斗机部队。1944年1月任驻英国的第八航空队司令,军衔升至中将。他到任后对进攻德国的轰炸机护航战术进行了重大变化:“我们战斗机的首要任务是在空中消灭敌机”,利用P-51战斗机的大航程与长续航时间,于轰炸前执行清场作战,于数周内消灭大量德机,加速德国空军的崩溃。其后,他又参加过冲绳战役。