חודשים אחדים לאחר שתם משבר העוצרות, החלו התפתחויות מעבר לים לאיים על המשטר בבריטניה ועל אירופה כולה, כאשר ביולי 1789 פרצה המהפכה הצרפתית בדרישה לשיתוף כל שכבות העם בשלטון. כרוב הצמרת הבריטית, תחילה ראה פיט במהפכה עניין צרפתי פנימי בעיקרו. פיט גילה מידה של סימפתיה לאספה הלאומית בצרפת, ובכל אופן ביקש לשמור את בריטניה מחוץ לנעשה באירופה, וסירב להתערב במלחמות צרפת המהפכנית כשפרצו ב-1792 (בתחילת אותה שנה אף ניבא כי בריטניה צפויה לשלום ב-15 השנים הקרובות). בינתיים גם ניצח בעוד בחירות כלליות, ב-1790. אך התקווה שהלהט המהפכני לא יחצה את התעלה נכזבה, ובמהרה התברר שרפורמיסטים בריטים עומדים בקשר עם מהפכנים בצרפת, ושואבים עידוד מהצלחתם. במקביל, המהפכנים בצרפת לא הסתפקו בהישג הראשוני של הגבלת כוחה של המלוכה, אלא הכריזו על רפובליקה ובינואר 1793 אף הוציאו להורג את המלך לואי השישה עשר. פיט ראה במעשה פשע נתעב, והגיב בגירושו של שגריר צרפת, מהלך שפוקס גינה כמחרחר מלחמה. המהפכנים הצרפתים מצדם הצהירו בגלוי על נכונות לסייע למהפכנים בבריטניה ומדינות אחרות, ובפברואר 1793 הכריזו מלחמה על בריטניה. מלחמה זו עתידה הייתה להימשך, עם הפסקה קצרה, עד תבוסתה הסופית של צרפת ב-1815.
האיום החיצוני הוביל את פיט להפוך את עורו בזירה הפנימית. נאמר ש"המלחמה הפכה את פיט לטוֹרי" ואכן מרפורמיסט מתון נעשה לשמרן, הרואה בקריאות לרפורמה מעשה רדיקלי ואף בוגדני. עוד לפני פרוץ המלחמה, בינואר 1793, הוקם "המשרד לנתינים זרים" שפיקח על זרם המהגרים מצרפת בעקבות המהפכה, שמא יש ביניהם סוכנים צרפתים. בהמשך נקט פיט צעדי דיכוי קשים נגד רפורמיסטים בריטים. בין היתר השעה את הצו הביאס קורפוס המחייב הבאת עצורים לפני שופט, תיקן תקנות האוסרות על פרסום "חומרי הסתה", העמיד לדין מספר פעילים בולטים למען רפורמה וחשודים אחרים בבגידה, ואף העלה באופן חד את המיסים על דברי דפוס, כדרך להעשיר את קופת המדינה ובד בבד לצמצם את הפצתם של רעיונות בעלי פוטנציאל מהפכני.
ניהול המלחמה.
בניגוד לאביו, שזכה לתהילה על תרומתו לניצחון בריטניה במלחמת הצרפתים והאינדיאנים, לא היו לפיט הישגים גדולים בניהול המערכה. הוא כילה מאמצים גדולים, כוחות והון כספי בזירות משניות, בעוד צרפת מביסה את בעלות הברית בזירות המרכזיות. חיילי חיל המשלוח ששלח פיט לאיי הודו המערבית, ונפלו קורבן לקדחת צהובה, מוערכים במחצית מכלל חלליה של בריטניה בכל המלחמות הנפוליאוניות.
עם הכרזת המלחמה הצרפתית בפברואר 1793 הצטרפה בריטניה לקואליציה האנטי צרפתית הראשונה, יחד עם אוסטריה, פרוסיה, ספרד, האימפריה העות'מאנית ומספר שותפות זוטרות, וכן כוחות מלוכנים צרפתים. לרשות בריטניה עמד באותה עת הצי החזק בעולם, אך צבא היבשה היה קטן ואיכותו ירודה. עיקר תרומתה הצבאית לברית התבטאה בהטלת מצור ימי על נמלי צרפת, במערכה ימית נגד הצי הצרפתי, ובפשיטות בזירות משניות באירופה ובמזרח התיכון ובנחלות קולוניאליות שונות. תרומה חשובה אף יותר הייתה במימון המערכה לבעלות בריתה של בריטניה. הקואליציה הראשונה הובסה ופורקה ב-1797 אחרי שורת ניצחונות צרפתיים, בעיקר הודות לגאוניותו של נפוליאון בונפרטה, בשלב זה עדיין קצין צבא בלבד. ב-1798 הוקמה קואליציה נוספת, ועד 1801 הובסה אף היא, אם כי עלה בידיה להנחיל מפלה ראשונה לנפוליאון, במערכה בארץ ישראל. לאחר פירוקה של הברית נותרה בריטניה לבדה מול צרפת, עליה השתלט בינתיים נפוליאון כקונסול יחיד.
על אף הכשלים בניהול המערכה, שליטתו של פיט בפרלמנט הייתה חזקה מתמיד בתקופה זו. חלק ניכר מחברי האופוזיציה, שתקפו אותו בשנות השלום, התייצבו מאחוריו - אם כי פוקס נותר בהתנגדותו לממשלה, וקרא לסיום המלחמה על ידי משא ומתן עם צרפת. פיט הפגין את מלוא כישוריו הרטוריים בנאומיו בעד עמידה תקיפה וחסרת פשרות מול נפוליאון. כך למשל הזכיר לחברי בית הנבחרים:
בנאום אחר, בתשובה להתקפה מצד פוקס על נחיצות המלחמה, אמר:
כדי לממן את הוצאות המלחמה העצומות העלה פיט את המיסים הקיימים והטיל שלל מיסים חדשים, כגון מס על חלונות ועל כובעי נשים, ואף קבע לראשונה בתולדות בריטניה מס על הכנסה. שיעור המס נע בין 1/240 מן ההכנסה להכנסות נמוכות, ועד 10%. הכספים שהתקבלו ממס ההכנסה חיפו על הצניחה בהכנסות ממסי צריכה ומכסים, שנגרמה מירידת היקף המסחר בתקופת המלחמה. ב-1797, במאמץ להגן על יתרות הזהב המדלדלות של הממלכה, אסר פיט על פדיון זהב מן הבנק, וכפה את השימוש בשטרות כסף בלבד לצורך עסקים.
מהלך נוסף שנקט פיט היה הנהגת מכסות גיוס לצי, שהושתו על מחוזות בריטניה השונים ב-1795. (בבריטניה לא הונהג גיוס חובה). כמו כן הוקם שירות ריגול, שמקורו ב"משרד לנתינים זרים" מ-1793, ופעל משווייץ ואחר כך משוואביה בניהולו של שופט בשם ויליאם ויקהם. השירות, שמומן בנדיבות, עסק בהתססת האוכלוסייה בצרפת, בארגון ניסיונות התנקשות בנפוליאון, ובחדירה לרשתות הריגול הצרפתיות שניסו לחולל מרד באירלנד - פעולה שהייתה הצלחתו הגדולה ביותר.
משבר אירלנד, חוק האיחוד והתפטרות.
ב-1798 התחולל באירלנד מרד, שהותסס בידי סוכנים צרפתים ושאב תמיכה עממית מן הציבור האירי המדוכא. דיכוי המרד ארך מספר חודשים. כצעד לתיקון המצב, יזם פיט את ביטולו של הפרלמנט האירי ואיחודן של בריטניה ואירלנד למדינה אחת, שבה יינתן ייצוג לאירים בפרלמנט בלונדון. חוק האיחוד של 1800 עבר בפרלמנט הבריטי ובניסיון שני גם בפרלמנט האירי, שעל ההתנגדות בקרבו גבר פיט על ידי חלוקת תוארי אצולה ותוארי כבוד למתנגדים. החוק נכנס לתוקפו בינואר 1801. כצעד משלים לאיחוד ביקש פיט להעניק שוויון זכויות לקתולים, קבוצת הרוב באירלנד, שסבלו ממגבלות חוקיות שונות. אך המלך ג'ורג' השלישי סירב לאשר הצעה זו, בטענה שאישורה יהווה בגידה בשבועת האמונים שלו ובחובתו לכנסייה האנגליקנית. פיט התפטר, ולפי בקשתו הוטל תפקיד ראש הממשלה על הנרי אדינגטון, ידידו מילדות. (אביו של אדינגטון היה רופאה של משפחתו של פיט בילדותו). יש הטוענים כי ההתפטרות לא נבעה רק מן המשבר הנקודתי של האמנציפציה הקתולית, אלא שסיבותיה העמוקות היו הנסיבות הקשות: המשבר הכלכלי המחריף והמחסור בדגנים, שעוררו אי-סדר ציבורי; חוסר היכולת לנצח במלחמה המתמשכת ללא סוף; הקרע הפוליטי בקבינט; וכן העובדה שפיט כרע פיזית ונפשית תחת העומס המתמשך.
כהונה שנייה.
במרץ 1801 אושרה החלפתו של פיט בידי אדינגטון, לאחר שהתעכבה עקב התקף נוסף של אי-שפיות שעבר המלך. לאחר התפטרותו קיבל פיט את תואר הכבוד הארכאי לורד חמשת הנמלים, והעביר את מרבית זמנו במעונו הרשמי של נושא תואר זה, טירת ואלמר. הוא מיעט להשתתף בישיבות הפרלמנט. בתקופה שבה גברו החששות מפלישה צרפתית ארגן פיט את אימוניו של גדוד מתנדבים מאיכרי קנט, ופיקח על בניית מבצרים בחופי בריטניה. מלבד זאת עסק בגינון באחוזתו כשאחייניתו הסטר לוסי סטנהופ משמשת לו בת-לווייה. באופן עקרוני תמך פיט בממשלתו של אדינגטון, אך תמיכתו לא הייתה נלהבת ועוד הלכה ודעכה ככל שחלף הזמן. ב-1802 נחתם הסכם אמיין, שסיים זמנית את המלחמה עם צרפת, אך כעבור כשנה התחדשה המלחמה, ועלתה הדרישה לשובו של פיט לתפקיד ראש הממשלה במקום אדינגטון החיוור.
במאי 1804 מונה פיט בשנית לראש ממשלה ושר אוצר, נחוש כתמיד לבלום את נפוליאון שנעשה בינתיים לקיסר צרפת. הוא תכנן ליצור קואליציה רחבה, אך המלך שוב טרפד את מינויו של פוקס לשר, וגם חלק מתומכיו של אדינגטון הצטרפו לאופוזיציה. התמיכה בממשלתו השנייה של פיט הייתה חלשה בהרבה. והוא עצמו סבל מבריאות מדרדרת.
פיט יזם את כינונה של הקואליציה האנטי צרפתית השלישית, כששוב בריטניה ממלאת את תפקיד השלם לגייסותיהן של אוסטריה ורוסיה. בריטניה זכתה בניצחון ימי מכריע בקרב טרפלגר, באוקטובר 1805, שהסיר את איום הפלישה הצרפתי, אך מנגד נחלו צבאות רוסיה ואוסטריה תבוסות קשות ביבשה בקרבות אולם ואוסטרליץ. לאחר קרב אוסטרליץ אמר פיט כי יש לגלגל את מפת אירופה, כיוון שלא יהיה בה צורך בעשר השנים הקרובות.
ב-23 בינואר 1806 נפטר פיט ממחלת כבד, שהוחרפה עקב צריכת האלכוהול שלו. ירש אותו בתפקיד בן דודו ויליאם גרנוויל.
חייו הפרטיים.
פיט הקדיש לעבודתו את מלוא זמנו ומרצו. הוא לא נישא, ונראה שגילה עניין מועט בנשים. הוא נודע כאדם נוקשה, קר-מזג ובעל שליטה עצמית רבה, ומרבית חסידיו כיבדוהו ואף העריצו אותו, אך לא נמשכו אליו באופן אישי. היו לפיט רק מעט חברים קרובים. דומה שהפרלמנט היה כמעט כל עולמו, וגם את פעילויות הפנאי האהובות עליו - רכיבה, צייד ושתייה - נהג לבלות בחברת חברי פרלמנט צעירים ממנו. פרט לכך היה להוט אחרי גינון ושיחק שחמט.
כמעט כל חייו היה שקוע בחובות כבדים, וכאשר התפטר מראשות הממשלה והכנסתו קטנה, סירב להצעות מהמלך ומסוחרים עשירים לפרוע את חובותיו. במותו השאיר חוב עצום של 40,000 לירות שטרלינג, ששולם על ידי הפרלמנט.
מורשתו.
בספרי ההיסטוריה ידוע בשל התנגדותו הנחושה לצרפת הנפוליאונית, גם לנוכח ניצחונותיו החוזרים של נפוליאון על בעלות בריתה של בריטניה. זאת על אף העובדה שבמישור הצבאי לא הביאו מהלכיו של פיט לתוצאות הרצויות.