En , il est muté au groupe de bombardement Lorraine qui vient d'être constitué. Avec l'escadrille "Nancy" de sa nouvelle unité, il prend part à la guerre du désert dans le ciel de Libye et participe à des missions de destruction de colonnes ennemies pendant l'hiver 1941-1942, puis durant l'été 1942 à des patrouilles anti-sous-marines au-dessus de la Méditerranée sous les ordres du capitaine Pol Charbonneaux. Renvoyé en Angleterre en , il est entraîné dans une puis prend part, à partir de , à des missions sur le front de l'ouest. Finissant la guerre avec le grade d'adjudant-chef, André Delfau totalise alors plus de de vol en de guerre. Le conflit terminé, il poursuit sa carrière dans l'aéronautique civile et travaille comme radio à Air France. André Delfau meurt dans un accident d'avion le entre Saïgon et Đà Lạt au Viêt Nam. Son corps n'a jamais été retrouvé.