После возвращения в строй в сентябре 1940 года участвовал в авианосном рейде к Норвегии (операция «DF»). В ноябре 1940 года привлекался к поискам в Северной Атлантике «карманника» «Адмирал Шеер». В начале 1941 года занимался прикрытием атлантических конвоев. В марте 1941 года принял участие в рейде к Лафотенским островам (операция «Клэймор»), прикрывал минные постановки между Фарерскими островами и Исландией (операция «SN69»). С мая прикрывал в Южной Атлантике конвои, идущие вокруг мыса Доброй Надежды. В июне 1941 года вернулся в Англию и позже был переведён в состав «соединения Н». Принял участие в проводках конвоев на осаждённую Мальту — операции «Сабстенс» в июле и «Халберд» в сентябре. 27 сентября 1941 года южнее Сардинии линкор подвергся атаке итальянской авиации и получил попадание авиационной торпедой в левый борт, в носовую оконечность перед башней «А», рядом с местом подрыва на мине. «Нельсон» принял 3700 т воды, что привело к увеличению осадки носом на 3,3 м. На Мальте был произведён временный ремонт, а восстановительный ремонт был произведён в Росайте и длился до марта 1942 года. Вошёл в состав Флота Метрополии и в августе принял участие в проводке очередного конвоя на Мальту — операции «Пьедестал». Затем был переведён в состав «соединения Н». Участвовал в операциях «Торч» (высадка в Северной Африке), «Хаски» (высадка на Сицилии), «Эваланш» (высадка у Салерно) и высадке в Калабрии в августе 1943 года (операция «Хаммер»).