Durante a Segunda Guerra Mundial, MacMillan serviu inicialmente en Inglaterra, implementando estratexias defensivas contra unha posible invasión dos alemáns. Foi nomeado Brigadier Xeral de Estado Maior do IX Cuerpo en decembro de 1941, permanecendo neste posto durante os desembarcos da Operación Torch no norte de África e ata a caída de Túnez en maio de 1943. Recibiu o mando da 152a Brigada en xuño de 1943 e liderou durante a exitosa campaña de Sicilia.
- Non. Ao regresar a Gran Bretaña, foi asignado ao mando da 15a División (escocesa) e liderou a formación durante a Batalla de Normandía, a Operación Epsom e a Operación Bluecoat, cara ao final da cal foi ferido. Unha vez recuperado, en novembro de 1944, volveu a Europa continental como 49a División (West Riding) do GOC preto de Nijmegen. Tras a morte do xeneral Thomas Rennie, asumiu o mando da 51a División (Highland) inmediatamente despois da travesía do Rin o 23 de marzo de 1945.