第二次世界大戰期間，休斯始終堅定不移地支持羅斯福總統的新政，他認為當務之急是加速飛機製造業和航空業的發展，研製更加先進的新式飛機以增強美國空軍實力。他繼續著與洛克希德飛機製造公司的合作，開發了當時世界上最大的發動機。他們的成果在第二次世界大戰期間大顯威風，當時美國轟炸機上安裝的就是他們研製的發動機引擎，這種轟炸機的連續飛行距離達到6720英裏。1945年美國的轟炸機就是裝著休斯等人研製的發動機，在日本的廣島和長崎分別投下了兩顆原子彈。
二次世界大戰爆發後，休斯和歐第克、帕默等人精心設計製造了D-2型飛機。這是一種可乘坐6人的轟炸機，飛行速度與高度在當時的轟炸機中首屈一指，而且它堅固耐用，在戰鬥中不容易被擊毀。為了大量生產D-2型轟炸機，休斯投入了大量的資金和人力。萬事俱備之後，休斯再次向美國空軍提出申請。麵對著國內外的緊張局勢，立誌為美國的國防事業作貢獻的休斯決定去華盛頓的政府高層領導人圈子裏進行活動。但最終還是未能如願，看來休斯的一片愛國熱忱要付之東流了。正在這時，美國政府決定撥款研製水上飛機，以保證大西洋海上運輸線暢通無阻。這一次，休斯終於拿到了負責水上飛機的全部設計工作的任務，後來又承擔了研製高空偵察機的任務。
1946年6月，休斯經過3年精心設計試製的高空偵察機的樣機問世了，休斯決定親自駕駛這架飛機進行首次試飛。通過對飛機的各個部件和儀器設備的反複檢查測試，證明它的各項指標都達到了設計要求。不過，最關鍵的考驗在於首次試飛，畢竟試飛任何新式飛機都是冒險的。試飛那天前來觀看的人寥寥無幾。休斯從容不迫地登上飛機的駕駛艙，他沒用任何助手，信心十足地按動開關，飛機在機場跑道上滑行一段距離後騰空而起，一切看起來都很順利。這時休斯突然發現飛機起落裝置控製器失靈了，他極力保持鎮定，拚命地用手按緊開關，可是無濟於事，實際上，飛機的水壓裝置出現故障，使得飛機無法控製，急速地朝地麵墜落。在千鈞一發之際，休斯憑借以往的飛行經驗沉著冷靜地避開了前麵的懸崖峭壁。而失控的飛機仍然如脫韁的野馬一般亂闖亂撞，休斯極力將飛機迫降在一戶人家的院子裏，隨後他馬上解開安全帶，跳出駕駛艙。多虧了他精湛的駕駛技術和臨危不亂的氣魄，總算沒有與首次試飛就墜毀的飛機同歸於盡。