Vonnegut 1940-ben leérettségizett és az ithacai Cornell Egyetem biokémia szakára iratkozott be, valamint az egyetemi újság, a "Cornell Daily Sun" rovatvezetője és felelős szerkesztője lett. Pacifista világnézetének ellenére, miután az Egyesült Államok is hadba lépett a szövetséges hatalmak oldalán, 1943 márciusában önkéntesként belépett a hadseregbe. A Carnegie Institute of Technologyba és a Tennesseei Egyetemre vezényelték, ahol hadmérnöki tanulmányokat folytatott, majd az európai hadszíntéren a 106. Gyalogos Hadosztály felderítője lett, és 1944. december 22-én az ardenneki csata során német hadifogságba esett. Társaival együtt egy drezdai üzembe osztották be munkára, ahol kismamák számára készítettek tápláló malátaszörpöt. Itt – a szállásukul szolgáló vágóhíd pincéjében – lett tanúja és túlélője Drezda szőnyegbombázásának 1945. február 13-án, amelynek során a szövetséges brit és amerikai légierők porig rombolták a várost. Meghatározó élménye és művészi ihlető forrása lett későbbi munkásságának a Drezdában átélt borzalom, az emberi gonoszság előidézte apokalipszis ("Az ötös számú vágóhíd" című regényének egyik fő motívuma). 1945. május 22-én a Bíbor Szív kitüntetettjeként, őrvezetői rangban leszerelt.