De retour en Syrie, il y participe à la campagne de 1941 avant de retourner à nouveau en Libye où il est promu sergent-chef et participe à la prise du col d'Halfaya en . Du au , il est engagé dans la bataille de Bir Hakeim où il se distingue particulièrement, à nouveau en assurant le ravitaillement de sa compagnie, de jour comme de nuit et sous le feu ennemi. Lors de la sortie des troupes françaises de la position de Bir-Hakeim dans la nuit du 10 au , Fortuné Delsaux s'égare dans le désert mais parvient cependant à rejoindre son unité au prix de plusieurs jours de marche. Il doit alors séjourner plusieurs semaines à l'hôpital puis en convalescence, successivement à Alexandrie, Beyrouth et Sawfar. Entre-temps, le a fusionné avec le Bataillon du Pacifique pour former le Bataillon d'infanterie de marine et du Pacifique. C'est au sein de cette nouvelle unité que Fortuné Delsaux combat à El Alamein en . En juin de l'année suivante, après avoir participé à la campagne de Tunisie, il est muté à la Compagnie de Quartier-général .