1 listopada 1938 mianowany został generałem pułkownikiem. Od 24 października 1938 do 7 stycznia 1945 pełnił funkcję generalnego inspektora Luftwaffe. Od 12 kwietnia do 10 maja 1940 roku dowodził 5 Flotą Powietrzną w Norwegii. Po zakończonej sukcesem operacji desantowej w Norwegii, odznaczony został Krzyżem Rycerskim. 19 lipca 1940 roku, wspólnie z Albertem Kesselringiem i Hugo Sperrlem, został awansowany do stopnia feldmarszałka. W następnym roku, po śmierci generała Ernsta Udeta, został Inspektorem Generalnym Lotnictwa ("Generalluftzeugmeister"), odpowiadającym za rozwój techniczny lotnictwa i produkcję lotniczą w Niemczech. Na tym stanowisku zapewnił wysoki poziom produkcji mimo poprzednich błędnych decyzji podejmowanych przez Udeta. Ernst Udet przygwożdżony raportem Milcha o karygodnych zaniedbaniach praktycznie prowadzących do przegranej Luftwaffe popełnił samobójstwo.