Nach dem Münchner Abkommen und der Annexion des Sudetenlandes durch das nationalsozialistische Deutsche Reich wurde 1939 für Fierlinger die politische Situation wieder schwierig. Infolge der Zerschlagung der Rest-Tschechei durch Deutschland im März 1939 wurde er von deutschen und tschechischen Regierungsmitgliedern in Prag zum Rücktritt als Botschafter in Moskau aufgefordert, da die Tschechoslowakei nach der Bildung des Protektorats Böhmen und Mähren zu existieren aufgehört hatte. Nach der Unterzeichnung des Deutsch-sowjetischen Nichtangriffspaktes, der für Fierlinger völlig überraschend gekommen sein soll, wurde er am 14. Dezember 1939 von offizieller Seite aufgefordert, die Sowjetunion zu verlassen. Er ging ins Exil, zunächst nach Frankreich, dann nach London.