Po zajęciu Norwegii przez wojska niemieckie w 1940, przedostał się do Wielkiej Brytanii, gdzie przeszedł przeszkolenie wojskowe w ramach tajnej agencji rządowej wspomagającej ruch oporu w okupowanych państwach Europy w czasie II wojny światowej – Special Operations Executive (SOE). Brał udział w operacjach dywersyjnych na terenie Norwegii. W lutym 1943 kierował operacją Gunnerside, w ramach której dokonano sabotażu w zakładach Norsk Hydro, niszcząc linię produkcyjną ciężkiej wody produkowanej przez Niemców w ramach intensywnych prac badawczych nad bronią atomową. Po operacji, Rønneberg przedostał się do Szwecji. W tym samym roku (1943) został odznaczony najwyższym odznaczeniem Królestwa Norwegii – Krzyżem Wojennym z Mieczami.