Le 16 avril 1941, Otto Wagner obtient l'autorisation de son gouvernement pour servir dans les forces françaises libres. Dans un premier temps affecté au bataillon de chasseurs de Camberley, il est ensuite muté à la demi-brigade de Légion étrangère où il prend le commandement de la compagnie du bataillon. Après avoir pris part à la campagne de Syrie, il est engagé dans la guerre du désert en Afrique du nord. Il s'illustre particulièrement en juin 1942 lors de la bataille de Bir Hakeim où il inflige de lourdes pertes à l'ennemi. Le 24 octobre suivant, au cours de la seconde bataille d'El Alamein, il est grièvement blessé. Après sa convalescence, durant laquelle il a été promu chef de bataillon, il est transféré en Grande-Bretagne le 25 mars 1943 et devient instructeur pour les jeunes officiers avant d'être intégré à la Compagnie Portée du Groupe Motorisé puis au commandement du bataillon de la demi-brigade de Légion étrangère à Sidi Bel Abbès.