Как истинный патриот, он желал сражаться с врагом и, в конце концов перебравшись в США, завербовался в армию. После окончания диверсионной радиошколы в Англии Хейердала и его товарищей из так называемой «I Group» подготовили к заброске в оккупированную немецкой армией Норвегию. В звании лейтенанта в сентябре — октябре 1944 года он отправился на американском лайнере в составе конвоя в Мурманск. В конце похода конвой подвергся атаке немецких подводных лодок, которая была отбита с помощью советских кораблей. Хейердал был участником Петсамо-Киркенесской десантной операции и освобождения Северной Норвегии. По прибытии в Киркенес группа Хейердала должна была поддерживать радиосвязь штаба норвежского отряда с Лондоном. Здесь он и встретил окончание войны.