A második világháború alatt Blamey parancsnoka volt a második ausztrál császári erőknek és az I. hadtestnek a Közel-Keleten. Az utóbbi szerepében ausztrál és Commonwealth csapatokat irányított a katasztrofális görög csatában. Az előző szerepében megpróbálta megvédeni az ausztrál érdekeket a brit parancsnokok ellen, akik mindenféle küldetésen szét akarták szórni erőit. A Közel-Kelet Parancsnokság főparancsnoka-helyettesévé nevezték ki, és 1941-ben tábornokrá léptették elő. 1942-ben visszatért Ausztráliába az ausztrál katonai erők főparancsnokaként és a szövetséges szárazföldi erők parancsnokaként a Délnyugati Csendes-óceáni térségben Douglas MacArthur tábornok parancsnoksága alatt. MacArthur és John Curtin miniszterelnök parancsára személyesen vette át az Új-Guineai Erők parancsnokságát a Kokoda Track hadjárat során.
, és felmentette Sydney Rowell hadnagy-generált és Arthur Allen tábornok-nagyot vitatott körülmények között. Blamey tervezte és végrehajtotta a jelentős és győztes Salamaua<unk>Lae hadjáratot. Mindazonáltal a háború utolsó kampányaiban hangos kritikával szembesült a hadsereg teljesítményével kapcsolatban. 1945. szeptember 2-án aláírta a japán kapitulációs okmányt Ausztrália nevében Japán szertartási kapitulációján a tokiói öbölben, majd később személyesen elfogadta a japán kapitulációt Morotai-ban szeptember 9-én. 1950 júniusában feldőrparancsnok lett.