Nach dem Eintreffen der ersten Nachrichten von einer möglichen deutschen Invasion Norwegens befahl Tank-Nielsen am Nachmittag des 8. April 1940 erhöhte Wachsamkeit in seinem Abschnitt, den er zur wirksameren Verteidigung in drei Unterabschnitte aufteilte, um deutsches Eindringen in die wichtigsten Fjorde zu verhindern. Allerdings standen ihm nur 17 oder 18 Kriegsschiffe, zumeist kleine, und 5 oder 6 Marineflugzeuge zur Verfügung. Als sich in der Nacht zum 9. April die Nachrichten über feindliches Eindringen in norwegische Gewässer verdichteten, ließ er die Leuchtfeuer löschen und gab Befehl zum Minenlegen und zum bewaffneten Widerstand gegen alle ausländischen Kriegsschiffe, die nach Bergen einzulaufen versuchen sollten. Er koordinierte seine Aktionen eng mit dem Kommandeur der 4. Division, Generalmajor William Steffens, und hielt Kontakt mit seinem Untergebenen. Dennoch brach die Verteidigung von Bergen beim Eintreffen der deutschen Kriegsschiffgruppe 3 unter Konteradmiral Schmundt sehr schnell zusammen. Zwar erhielten der Leichte Kreuzer "Königsberg", das Artillerieschulschiff "Bremse" und das Schnellbootbegleitschiff "Carl Peters" Treffer beim Beschuss durch die Küstenbatterien bei Kvarven, aber Bergen selbst wurde kampflos besetzt, und auch die Küstenbatterien wurden bald von deutschen Truppen eingenommen. Tank-Nielsen und Steffens mussten bereits am Morgen in das etwa 75 km nordöstlich gelegene Voss evakuieren. Am 11. April flog Tank-Nielsen noch über Gudvangen nach Balestrand am Sognefjord, wo er die dort verbliebenen Schiffe inspizierte und Anweisungen zur Weiterführung des Widerstands gab, aber nur fünf Tage später ging er unter dem Druck der Ereignisse in Krankenurlaub.