Em agosto de 1942, Power se alistou no United States Marine Corps, foi para o Marine Corps Recruit Depot San Diego e para a Officer Candidate School (U.S. Marine Corps) e Marine Corps Base Quantico, onde chegou a Segundo Tenente em 2 de junho de 1943. Pelo fato de ter 180 horas como piloto na Marine Corps, Tyrone Power ficou apto ao programa de treinamento de voo da Naval Air Station Corpus Christi, Texas, onde foi promovido a Primeiro Tenente. Power chegou a Marine Corps Air Station Cherry Point, Carolina do Norte em julho de 1944 e foi designado para o VMR-352 como um copiloto R5C. O esquadrão mudou para Marine Corps Air Station El Toro, na Califórnia, em outubro de 1944. Power esteve com os Marines durante a Batalha de Iwo Jima e a Batalha de Okinawa, e voltou para os Estados Unidos em novembro de 1945. Foi promovido a Capitão de reserva na Marine Forces Reserve em 8 de maio de 1951, mas não foi chamado para a Guerra da Coreia.