Im Mai 1942 wurde Cates Kommandeur des "1. US-Marineinfanterieregimentes", das der – von General Alexander A. Vandegrift befehligten – 1. US-Marineinfanteriedivision unterstellt war. Im darauffolgenden Sommer und Herbst kämpfte seine Einheit erbittert um die Salomonen-Insel Guadalcanal. Aufgrund der gewonnenen Kampferfahrung wurde Cates Kommandant der in Quantico beheimateten "Marine Corps Schools". Sein letztes Truppenkommando erhielt der nunmehrige Major General im Juni 1944, als er von General Harry Schmidt das Kommando über die 4. US-Marineinfanteriedivision übernahm. Seine Division kämpfte ab Juli 1944 auf Tinian und ab Februar 1945 auf Iwojima.