Affecté à Oran dans la escadre, il est promu lieutenant en avant d'être envoyé au Liban à Rayak dans les rangs de la escadrille du &lt;a href="Escadron%20de%20chasse%201/7%20Provence"&gt;Groupe de chasse 1/7&lt;/a&gt;. Le , il est mis à la disposition de la Royal Air Force et se déplace à Ismaïlia en Égypte à la tête d'une patrouille de trois appareils pilotés par lui-même ainsi que par André Ballatore et Christian Coudray. Après la signature de l'armistice, les trois hommes refusent la défaite et, plutôt que de rejoindre leur base française, s'engagent dans la Royal Air Force. Antoine Péronne et ses deux compagnons sont alors affectés au French Fighter Flight du Squadron RAF lors de la création de celui-ci le . Avec cette unité, il effectue de nombreuses missions d'attaque au sol et de couverture de la flotte alliée au-dessus de la Méditerranée, en Crète et en Afrique du nord.