Amikor az Egyesült Államok 1940 december 8.-án belépett a második világháborúba, Hemingway egy ideig részt vett a tengerészeti hadviselésben Kuba partjain, ahol az amerikai haditengerészetet segítette a német tengeralattjárók felkutatásában. 1944-ben Angliába telepedett át mint haditudósító. Részt vett a normandiai partraszállásban, ahol újra megsebesült. Elsőként vonult be Párizsba egy francia partizáncsapat parancsnokaként, amiért előbb parancsmegszegés miatt haditörvényszék elé állították, majd végülis kitüntették. Miután a háború véget ért, visszatért Kubába.

Az 1950-ben írt „A folyón át a fák közé” (Across the River and Into the Trees) című regényét kedvezőtlen kritika fogadta. 1953-ban Pulitzer-díjat kapott Az öreg halász és a tenger című kisregényéért. Egy évvel később megkapta az irodalmi Nobel-díjat, amit személyesen nem tudott átvenni, mert 1954-ben repülőgépével lezuhant Afrika fölött. Bár komoly sérüléseket szenvedett, a balesetet túlélte.

A következő években az Idaho állambeli Ketchum városában kezeltette magas vérnyomását és mániákus depresszióját. Az egyre súlyosbodó depressziója miatt kapott elektrosokkos kezelések is nagyban hozzájárulhattak ahhoz, hogy 1961. július 2-án főbe lőtte magát. Szerinte emlékezőtehetsége romlását is az elektrosokkos kezelésnek köszönhette; erre többször hivatkozott mint életkedve elvesztésének nyomós okára.