בשנת 1937, כשנתיים לפני תחילת מלחמת העולם השנייה, חזרה לאמסטרדם. במהלך הכיבוש הנאצי ושואת יהודי הולנד, העבירה ורטהיים קונצרטים סודיים במרתף, בו ניגנה מוזיקה של מלחינים יהודים שהיו אסורים להשמעה. לאחר ספטמבר 1942 היא הסתתרה והצליחה להימלט מאימת הגירוש.