خلال الحرب العالمية الثانية، بليمي قاد القوة الإمبراطورية الأسترالية الثانية والفيلق الأول في الشرق الأوسط. في الدور الأخير، قاد قوات أستراليا وكومنولث في معركة اليونان الكارثية. في الدور السابق، حاول حماية المصالح الأسترالية ضد القادة البريطانيين الذين سعوا لتفريق قواته في جميع أنواع المهام. تم تعيينه نائب القائد العام لقيادة الشرق الأوسط، وتم ترقيته إلى اللواء في عام 1941. في عام 1942، عاد إلى أستراليا كقائد عام للقوات العسكرية الأسترالية وقائد القوات البرية الحليفة في منطقة جنوب غرب المحيط الهادئ تحت قيادة الجنرال دوغلاس ماك آرثر. بأوامر من ماك آرثر ورئيس الوزراء جون كورتن، اتخذ القيادة الشخصية لقوة غينيا الجديدة خلال حملة مسار كوكودا
وخلع اللفتنانت جنرال سيدني رويل والرائد جنرال آرثر آلن في ظروف مثيرة للجدل. بليمي ايضاً خطط و نفذ حملة سلاموآ لاى المهمة والفائزة. ومع ذلك، خلال الحملات الأخيرة من الحرب واجه انتقادات صاخبة لأداء الجيش. وقع على وثيقة الاستسلام اليابانية نيابة عن أستراليا في استسلام اليابان الاحتفالي في خليج طوكيو في 2 سبتمبر 1945، وبعد ذلك قبل شخصيا الاستسلام الياباني في موروتاي في 9 سبتمبر. تم ترقيته إلى مارشال ميداني في يونيو 1950.