Після повернення у стрій у вересні 1940 року брав участь в авіаносному рейді до Норвегії (операція «DF»). У листопаді 1940 року залучався до пошуків у Північній Атлантиці «кишенькового лінкора» «Адмірал Шеєр». На початку 1941 року займався прикриттям атлантичних конвоїв. У березні 1941 року взяв участь у рейді до Лафотенских островів (операція «Клеймор»), прикривав мінні постановки між Фарерськими островами та Ісландією (операція «SN69»). З травня прикривав у Південній Атлантиці конвої, що йшли навколо мису Доброї Надії. У червні 1941 року повернувся в Англію і згодом був переведений до складу «з'єднання Н». Взяв участь в проведенні конвоїв на обложену Мальту — операції «Сабстанс» у липні і «Гальберд» у вересні. 27 вересня 1941 року на південь від Сардинії лінкор був атакований італійською авіацією та отримав влучання авіаційною торпедою у лівий борт з носового боку перед баштою «А», поруч з місцем підриву на міні. «Нельсон» прийняв 3700 т води, що призвело до збільшення осадки носом на 3,3 м. На Мальті було проведено тимчасовий ремонт, а відновлювальний ремонт був проведений в Розайті і тривав до березня 1942 року. Увійшов до складу Флоту Метрополії і в серпні взяв участь у проведенні чергового конвою на Мальту — операції «П'єдестал». Потім був переведений до складу «з'єднання Н». Брав участь в операціях «Торч» (висадка в Північній Африці), «Хаскі» (висадка на Сицилії), «Еваланш» (висадка біля Салерно) і висадці в Калабрії у серпні 1943 року (операція «Хаммер»).