Amikor 1938. március 11-én a nácik bevonultak Ausztriába, Loewit és két fiát még aznap letartóztatták. Miután minden vagyonát – beleértve a Nobel-díjjal járó összeget – átutalta egy német bankba, elhagyhatta az országot. Rövid ideig a Brüsszeli Szabadegyetemen, majd Oxfordban tartózkodott, 1940-ben az Egyesült Államokba utazott és a New York-i Egyetem orvosi szakának farmakológiaprofesszora lett. 1946-ban megkapta az amerikai állampolgárságot.