En , il retrouva le BCRA et rejoignit Gibraltar comme chef militaire de la délégation de la France libre. Du fait de son emplacement stratégique, Gibraltar était la plaque tournante de l'espionnage et le lieu de transit des évadés venus de l'Europe occupée. À partir de septembre, Thierry-Mieg y constate l’arrivée de nombreux haut-gradés anglo-américains, ainsi que du matériel militaire en nombre. L’opération "Torch" est sur le point d'être lancée, sans que les gaullistes en soient informés. Le , Vaudreuil reçoit l'ordre des autorités britanniques de quitter le Rocher et de regagner immédiatement Londres. Dès son arrivée, il informe le général de Gaulle du déclenchement imminent du débarquement et des contacts du commandement américain avec les autorités vichystes à Alger.