1939年，德国入侵波兰，挑起了第二次世界大战，米尔希虽然为将军，却几乎没有指挥作战，仅指挥过入侵挪威的威瑟堡行动中的第5航空舰队和规划对法国的防空系统而已[5]，因为前者表现尚算不错，米尔希获得了骑士铁十字勋章。在法国战役后，希特勒于7月19日在柏林召集所有军事领导人，宣布西方战役结束，同时晋升了14位陆、空军元帅，其中包括了米尔希，后来的陆军元帅埃里希·冯·曼施坦因在回忆录《失去的胜利》中表示：“希特勒这种行动毫无疑问足以使这种官阶的威望贬值……空军部的副部长，他的组织功绩固不可没，但却绝不足以与陆军总司令相提并论。”
法国战役一结束，德国接着发动不列颠空战为登陆作战铺路，米尔希和其他大部分的空军将官都对戈林“单凭空军即可使英国投降”的保证感到怀疑，这场二战最大的空战由德国的失败做结束，米尔希规划生产计划来补充德军飞机的损失。而希特勒则将眼光放到苏联，并筹备新的战争计划。米尔希在得知入侵苏联的计划后，认为其至少要4年，也就是要度过4个冬天，无法如希特勒所想的在1941年夏秋间打败苏联。因此米尔希开始囤积冬季作战装备，为空军准备了数十万套冬装。巴巴罗萨作战后期，德国陆军饱受冬寒之苦，而空军地勤与高射炮人员因为额外准备的冬装而较无损失，希特勒之后将其部份分给了陆军。
德军撑过了1941年的冬天，在隔年夏天以高加索油田为目标展开攻势，而最后德国第6集团军在冬天被困于斯大林格勒，戈林以个人身份向希特勒保证可以空投方式补给第6集团军，但空军并无如此强大的运补能力，而米尔希也被希特勒命令执行此作战，而他也曾对戈林说过：“完成这一任务有一定的难度，但并非不可能。”，他亲自前往当地与沃尔弗拉姆·冯·里希特霍芬上将会晤，发现现场状况远比想像中的恶劣，对里希特霍芬表示爱莫能助，陆军的救援行动冬季风暴行动也遭失败，此次尝试补给物资给被围集团军的行动也大大折损了空军的运输机和轰炸机，从1942年11月24日至1943年1月31日总共损失488架珍贵的可运补军机，超过一个航空军。
战争工业与帝国保卫战
战争期间，德国海军一直有着缺乏海军航空兵的困扰，埃里希·雷德尔由于没收到战前承诺的600架军用机而抗议，对此米尔希加以干涉，但戈林拒绝交付，米尔希也在事后对此十分后悔：海军没有飞机。米尔希也在战争中对空军许多失败飞机的开发、浪费资源而有责任，如Me 210、He 177和Ju 288，无法替代服役多年的旧机，特别是Bf 109、Fw 190和Ju 87等，使得米尔希受到了指责。德国本土方面，米尔希本尽管生产各战线消耗战机，对盟军的小规模空炸并未特别注意，但注意到美军的B-17轰炸机性能优越，向戈林提出警告，却不被理会，戈林还不耐烦地打断他的话，回应道：“空军参谋部已向我报告过这飞机的性能，根本就不用担心。”紧接着米尔希又向戈林报告另一款更先进的轰炸机—B-24的资料，但戈林不满地说：“我真不知道要听谁的，空军参谋部有一种说法，你对我又是一种说法，每逢这种情况，我唯一的办法就是，谁的都不听，只相信自己的判断。”。
