עם פרוץ מלחמת העולם השנייה בספטמבר 1939 היה היידריך מפקד גדוד בלופטוואפה. ב-1 באוקטובר של אותה שנה הוא הצליח להשתחרר מהלופטוואפה ולחזור לוורמאכט. ב-1 בדצמבר הוא מונה למפקד רגימנט התחלופה ה-4, ובפברואר 1940 מונה למפקד רגימנט הרגלים ה-514, וב-20 באפריל של אותה שנה הועל לדרגת אוברסט. ב-1 ביוני שכנע אותו קורט שטודנט לחזור שוב ללופטוואפה ומונה למפקד רגימנט הצנחנים ה-3. בשנת 1941 הוא לחם עם הרגימנט שלו במהלך הקרב על כרתים באזור חאניה. הוא הצליח לשמור על אזור נחיתה רגיש עד שהונחתה בו כל הדיוויזיה ההררית ה-5, ועל כך קיבל ב-14 ביוני את צלב האבירים של צלב הברזל. ב-13 באפריל 1942 הוענק לו הצלב הגרמני בזהב, וב-4 באוגוסט של אותה שנה הועלה לדרגת גנרל מיור. ב-1 בנובמבר מונה למפקד הדיוויזיה האווירית ה-7 ולחם עמה בחזית המזרחית. ב-15 ביוני 1943 שונה שמה של הדיוויזיה שלו לדיוויזיית הצנחנים ה-1. ב-1 ביולי של אותה שנה הוא הועלה לדרגת גנרל לויטננט. הדיוויזיה שלו לחמה במהלך המערכה בסיציליה, ועל "עמידה איתנה למופת" במהלך המערכה, הוספו עלי אלון לצלב האבירים שלו ב-5 בפברואר 1944. הדיוויזיה שלו לחמה במסגרת החזית האיטלקית והתבלטה במהלך קרב מונטה קאסינו. ב-25 במרץ 1944 הוספו חרבות לצלב האבירים שלו. ב-1 באוקטובר של אותה שנה הוא הועלה לדרגת גנרל חיל הצנחנים, וב-1 בנובמבר מונה למפקד קורפוס הצנחנים ה-1. ב-23 בינואר 1945 הוא נפצע קשה ומסר את הפיקוד על הקורפוס להלמוט בהלקה. הוא נשלח לבית חולים צבאי בהמבורג, ובתחילת מאי נפל בשבי עם כיבוש העיר בידי הצבא הבריטי.