Le , René Bauden rejoint les forces aériennes françaises libres et se trouve aux ordres du lieutenant-colonel de Marmier au sein du Groupe Réservé de Bombardement en septembre le Groupe de bombardement Lorraine. Déployé en Libye, il prend part à une quarantaine de missions de bombardement et s'illustre dans son rôle de mitrailleur, notamment lorsqu'il abat un Messerschmitt Bf 109 qui attaquait son bombardier piloté par Yves Ezanno. En 1944, le groupe de bombardement est déplacé en Angleterre et René Bauden passe dans l'équipage d'Arnaud Langer qui comprend comme observateur Pierre Mendès-France, qui sera plus tard remplacé par Romain Gary. Participant, sur le front de l'ouest, à près d'une cinquantaine de missions au-dessus de la France et de l'Allemagne, il se distingue et est promu adjudant. En , il est muté au Groupe de transport 1/5 opérant sur Douglas C-47 Skytrain et termine la guerre avec le grade de sous-lieutenant, totalisant une centaine de missions.