Nimitz je v kontraadmirala napredoval 23. junija 1938. Po japonskem napadu na Pearl Harbor so ga 31. decembra 1941 mimo 28-tih viceadmiralov povišali v čin admirala in postavili na mesto vrhovnega poveljnika »Ameriške Pacifiške flote«. Pod njegovim glavnim poveljstvom so ameriške oborožene sile zmagale v bitki za Midway, sodeloval pa je tudi v vseh ostalih pomembnih pomorskih operacijah na Pacifiku in ostal poveljnik »Pacifiške flote« vse do konca druge svetovne vojne. V čin admirala flote je napredoval 19. decembra 1944.