Nach Ausbruch des Ersten Weltkriegs nahm er 1914 an einer diplomatischen Mission in den Vereinigten Staaten teil. 1915 wurde zum Sonderbeauftragten bei der britischen Regierung in London ernannt. 1917 übernahm er den Posten des Wirtschaftsministers und Anfang 1918 den des Außenministers in der belgischen Regierung. Er führte die belgische Delegation bei der Pariser Friedenskonferenz 1919 und wurde 1920 erster Vorsitzender des Völkerbunds (bis 1921). In den zwanziger Jahren war er als Mitglied des Völkerbundsrats und mehrfacher Außenminister (1924–25, 1927–35) in die Verhandlungen mit Deutschland involviert (u. a. Dawes-Plan 1924, Verträge von Locarno 1925, Briand-Kellogg-Pakt 1928). Auf Hymans gehen Pläne zu einer Wirtschaftsunion zwischen Belgien, den Niederlanden und Luxemburg zurück, die als Vorläufer der Zollunion von 1944 gelten (siehe Benelux).