Da den 2. verdenskrigen brøt ut, ble Doohan (19 år gammel) med i the Royal Canadian Artillery, og fikk tilslutt graden løytnant i the 13th Field Regiment, del av the 3rd Canadian Infantry Division. Doohan reiste til Storbritannia i 1940 for det som ble år med trening. Hans første kamp ble i forbindelse med Invasjonen i Normandie ved Juno Beach på D-Dagen. Han skøyt og drepte to tyske snikskyttere på veien, og ledet sin enhet til et høyere område gjennom et minefelt, der de satte opp forsvarsposisjoner for natten. Da han bevegde seg mellom posisjoner i løpet av natten, ble Doohan truffet av seks skutt fra en Bren avfyrt av en over-nervøs vakt; fire i benet, et i brystet og en rett gjennom en finger på høyre hand. Kulen i brystet ble stoppet av en sigarett-eske han bar, og hans finger måtte amputeres, en skade som han skjulte i sin karriere som skuespiller. Den manglende fingeren kan allikevel bli sett i "Star Trek"-episoden «Trouble with Tribbles».