1938年获任命为少校，他被认为是当时最优秀的轰炸机飞行员。1942年8月17日，他率领第一批B-17轰炸机参与美国第八航空队在欧洲的轰炸行动；后来又在地中海战区参与战斗，直至返回美国试飞B-29超级堡垒轰炸机。1944年9月，蒂贝茨获选指挥一个在犹他州文多弗陆军机场的计划，该计划后来成为第509混编大队，与曼哈顿计划的艾伯塔计划有关连。1945年8月5日， 空军准将蒂贝茨在上午2时25分驾驶“艾诺拉·盖伊”号轰炸机从天宁岛起飞前往日本广岛市；当地时间当日上午8时15分，一颗代号为“小男孩”的原子弹在广