Anttila jatkoi palvelustaan Moskovassa ja juuri ennen talvisodan syttymistä hänet ylennettiin divisioonankomentajaksi, mikä vastasi kenraalimajurin arvoa. Lokakuussa 1939 Anttila osallistui Suomen kansanarmeijan kokoamiseen ja myöhemmin talvisodan aikana hän toimi sen komentajana. Lisäksi Anttila nimitettiin ns. Terijoen hallituksen puolustusministeriksi. Talvisodan jälkeen hän perusti kansanarmeijan pohjalta Karjalan kannakselle sijoitetun 71. divisioonan. Kesäkuussa 1940 puna-armeija otti jälleen käyttöön kenraalinarvot ja Anttila ylennettiin ensimmäisten joukossa kenraalimajuriksi. Vuosina 1941–1942 hän toimi armeijankomentajan apulaisena länsirintamalla ja oli myöhemmin komennettuna Suomen vastaiselle Karjalan rintamalle vuoteen 1944 saakka. Syyskuussa 1944 Anttila palasi länsirintamalle, jossa hän osallistui marsalkka Georgi Žukovin armeijaryhmän rintamakomentajana Berliinin taisteluun huhti–toukokuussa 1945. Natsi-Saksan antautumisen jälkeen hän erosi vakinaisesta palveluksesta lokakuussa 1945. Viralliseksi syyksi Anttila ilmoitti terveydelliset syyt, mutta eron taustalla oli myös kyllästyminen puna-armeijan kenraalikunnan sisäiseen valtataisteluun.