जब 1939 में जंग छिड़ी, तो माउंटबेटन को सक्रिय रूप से सेना में भेजते हुए उन्हें पांचवीं डिस्ट्रोयर फ्लोटिला के कमांडर के तौर पर एचएमएस केली में मौजूद उनके पोत/जहाज़ पर तैनात कर दिया गया, जो अनेक साहसिक कारनामों के लिए प्रसिद्ध था। मई 1940 के शुरुआती दिनों में, एक ब्रिटिश दल की अगुवाई करते हुए माउंटबेटन ने नम्सोस अभियान में लड़ रही मित्र देशों की सेनाओं को धुंध में से भी निकल लिया था। 1940 में ही उन्होंने सेना के काम आने वाले एक छलावरण का अविष्कार किया था, जिसका नाम था ‘माउंटबेटन पिंक नेवल केमोफ्लाज पिगमेंट’. 1941 में क्रीट की लड़ाई के दौरान उनकी जहाज़ डूब गई।

अगस्त 1941 में, माउंटबेटन को नोरफ्लोक, वर्जीनिया में स्थित एचएमएस "इल्सट्रियस" का कप्तान नियुक्त कर दिया गया, जिसका मकसद जनवरी के दौरान भूमध्य सागर में माल्टा पर हुए हमले के नुकसान की मरम्मत करना था। इस दौरान उनके पास अपेक्षाकृत ज्यादा खाली समय था, तो उन्होंने पर्ल हार्बर का अचानक ही मुआयना किया। यहां वो तत्परता की कमी, अमेरिकी थलसेना तथा अमेरिकी फ़ौज में सहयोग की कमी और एक साझा मुख्यालय न होने से नाराज़ थे।

माउंटबेटन विंस्टन चर्चिल के चहेते थे (भले ही 1948 के बाद चर्चिल ने कभी भी माउंटबेटन से बात नहीं की, क्योंकि वे भारत और पाकिस्तान की आज़ादी में उनकी भूमिका से काफ़ी नाराज़ थे) और 27 अक्टूबर 1941 को रॉजर केयेस के स्थान पर माउंटबेटन को साझी कार्रवाई का प्रमुख बना दिया गया। इस भूमिका में उनके मुख्य काम थे इंग्लिश चैनल में कमांडो हमले की योजना बनाना और विरोधी देशों में कार्रवाई के सहयोग के लिए नई तकनीक का अविष्कार करना. 1942 के मध्य में सेंट नज़ैरे में हुए हमले की योजना बनाने और इसे कार्यान्वित करने में माउंटबेटन की बहुत बड़ी भूमिका थी: एक हमला जिसके कारण नाज़ी कब्ज़े वाली फ़्रांस में सबसे ज़्यादा अच्छी तरह बचाई गयी एक नाव का युद्ध के अंत तक उपयोग नहीं हुआ, जिसका अटलांटिक की लड़ाई में मित्र देशों की सफलता में बहुत बड़ा योगदान था। 19 अगस्त 1942 को उन्होंने निजी तौर पर डिएपे का विनाशाकरी हमला करवाया (जिस पर मित्र देशों की सेना, खास तौर पर फ़ील्ड मार्शल मोंटगोमरी ने बाद में दावा किया कि यह हमला शुरू से ही एक गलत विचार था। हालांकि, 1942 के शुरू में, अमेरिका में एक बैठक के दौरान यह फ़ैसला किया गया था की डिएपे की बंदरगाह पर हमले से पहले बमबारी नहीं की जाएगी, क्योंकि इससे गलियों में अवरोध हो जाएगा, मोंटगोमरी, जिनकी अगुवाई में बैठक चल रही थी, उन्होंने कुछ नहीं कहा. सबने डिएपे पर हुए हमले को एक त्रासदी माना, जिसमें हजारों लोग मरे गए थे (जिनमें ज़ख़्मी और/या ले जाये गए कैदी भी शामिल हैं) और इनमें ज़्यादा तादाद कनाडा के लोगों की थी। इतिहासकार ब्रायन लोरिंग विला ने इसका यह निष्कर्ष निकाला कि माउंटबेटन ने बिना किसी अधिकार के यह हमला किया था, परन्तु कई वरिष्ठ लोगों को उनके इस इरादे की जानकारी थी लेकिन उन्होंने माउंटबेटन को रोकने की कोई कोशिश नहीं की.
माउंटबेटन और उनके सहयोगियों की तीन प्रमुख तकनीकी उपलब्धियां हैं: 1) इंग्लैंड के तट से नोर्मंडी तक पानी के नीचे से तेल की पाईप-लाइन का निर्माण करना, 2) बारूद के बक्सों और डूबे हुए जहाजों से एक कृत्रिम बंदरगाह बनाना और 3) धरती और पानी, दोनों जगह चलने वाले टैंक (ज़मीन पर आ सकने वाले पोत) का निर्माण.
माउंटबेटन ने एक और परियोजना, हाबाकुक परियोजना का प्रस्ताव चर्चिल को दिया था। यह था वायुयान को ले जाने वाला 600 मीटर का एक बड़ा और अभेद्य वाहक, जो भूसी और बर्फ़ से मिश्रित "पाय्क्रेट" से बनता था। बेहद खर्चीली होने के कारण हाबाकुक परियोजना कभी भी अमल में नहीं आ पाई.

माउंटबेटन दावा था कि जो सबक डिएपे की विनाशक कार्रवाई से सीखे गए थे वो आने वाले दो साल बाद डी-डे पर नॉर्मेंडी आक्रमण के लिए आवश्यक थे। हालांकि, पूर्व रॉयल मरीन जूलियन थॉम्पसन जैसे इतिहासकारों ने लिखा है कि सबक सिखाने कि लिए डिएपे की विनाशनक कार्रवाई की जरूरत नहीं थी। फिर भी, डिएपे की कार्रवाई की असफलताओं से सीख लेते हुए अंग्रेजों ने कई नए तरीके आजमाए - जिनमें सबसे उल्लेखनीय हैं होबार्ट फन्नीज़ - नवाचार, जिसकी वजह से नॉर्मेंडी उतरने के दौरान निसंदेह राष्ट्रमंडल देशों के सिपाहियों ने तीन बीच (गोल्ड बीच, जूनो बीच और स्वॉर्ड बीच) पर कई जानें बचाईं. 

डिएपे की कार्रवाई की वजह से माउंटबेटन कनाडा में विवादास्पद व्यक्ति एक बन गए, उनके बाद के करियर में रॉयल कनाडियन लीजियन ने उनसे दूरी बनाए रखी और कनाडा के अनुभवी सिपाहियों से भी उनके रिश्ते "ठंडे ही रहे". फिर भी, 1946 में उनके नाम पर एक शाही कनाडाई समुद्र कैडेट कोर (RCSCC #134 एडमिरल माउंटबेटन सडबरी, ऑन्टारियो) बनाया गया।

अक्टूबर 1943 में, चर्चिल ने माउंटबेटन को दक्षिण पूर्वी एशिया कमान का प्रधान संबद्ध कमांडर नियुक्त किया। उनके कम व्यवहारिक विचारों को लेफ़्टिनेंट कर्नल जेम्स एलासन के नेतृत्व में योजना बनाने वाले अनुभवी कर्मचारियों ने दरकिनार कर दिया, हालांकि उनमें से कुछ प्रस्ताव को, जैसे कि रंगून के निकट जल और थल से हमला करना, चर्चिल के अंत के पहले, उनके समान ही पाया गया। वे, 1946 में दक्षिण पूर्वी एशिया कमान (SEAC) के भंग होने तक उस पद पर बने रहे.

उत्तर पूर्वी एशिया थियेटर के प्रधान संबद्ध कमांडर होने के दौरान, उनके आदेश के विरुद्ध जनरल विलियम स्लिम द्वारा बर्मा पर फिर से अधिकार कर लिया। जनरल “विनेगर जो” स्टिलवेल – उनके प्रतिनिधि और साथ ही अमेरिकी चीन बर्मा भारत थियेटर के कमांडिंग अधिकारी – और जनरेलिसिमो चिआंग काई-शेक, चीनी राष्ट्रवादी बल के नेता, के साथ उनका कूटनीतिक रवैया वैसा ही था जैसा जनरल मॉन्टगमरी और विंस्टन चर्चिल का जनरल इसेनहोवर के साथ था। एक व्यक्तिगत उच्च बिंदू वह था जब जापानियों ने सिंगापुर में आत्मसमर्पण किया, जब ब्रिटिश फ़ौज 12 सितंबर 1945 को जनरल इतागाकी सीशीरो के नेतृत्व वाले क्षेत्रों में जापानी बलों द्वारा औपचारिक आत्मसमर्पण के लिए द्वीप पर वापस पहुंची, जिसका कोड नाम ऑपरेशन टिडरेस था।

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