A második világháború idején Fuller az Egyesült Államok hadseregébe lépett. A 16. gyalogos ezredhez, az 1. gyalogos hadosztályhoz rendelték gyalogosként, és kemény harcokban vett részt. Részt vett a leszállásokon
Afrika, Szicília és Normandia, és Belgiumban és Csehszlovákiában is fellépett. 1945-ben részt vett a német Falkenau-i koncentrációs tábor felszabadításán, és 16 mm-es felvételeket készített, a "V-E +1" néven ismert, amelyet később a francia "Falkenau: The Impossible" (1988) dokumentumfilmbe integráltak. 2014-ben a felvételt az Egyesült Államok Nemzeti Film Registry-jébe választották. Katonai szolgálataiért Fuller-t ezüstcsillaggal, bronzcsillaggal, lila szívvel és harci gyalogos jelvényt érdemelték ki. Tiszta tizedes lett. Fuller a háborús tapasztalatait felhasználta filmjeiben, különösen a "The Big Red One" (1980) című filmben, amely az 1. gyalogos hadosztály beceneve. A háború után Fuller társszerzője volt a 16. gyalogsági ezred történelmének.