Som kronprins hadde Olav fått omfattende militær opplæring og trening, samt at han hadde deltatt i de fleste større norske militærøvelsene. På grunn av dette var han muligens en av de mest kyndige norske militære ledere og var respektert av andre allierte ledere for sin kunnskap og lederevne. Under besøk i USA før krigen etablerte han og hans kone et nært vennskap med president Roosevelt. Disse faktorene skulle vise seg å bli viktige for den norske motstanden etter Tysklands angrep på Norge. Straks etter det tyske angrepet 9. april forlot kongen, kronprinsfamilien og regjeringen Oslo i retning Hamar og Elverum der avgjørende beslutninger om styringen av landet ble tatt, blant annet ble det tyske ultimatum avslått. Märtha og barna reiste fra Trysil til Sverige. Via Gudbrandsdalen og Åndalsnes kom kongen og kronprinsen seg til Molde, og mens Molde brant ble de 29. mai evakuert med britisk marine til Tromsø. Olav, Haakon og mesteparten av regjeringen ble 7. juni 1940 evakuert til Storbritannia samtidig som norske styrker i Norge kapitulerte. I august 1940 ble Märtha og barna evakuert via Finland med amerikansk skip fra Petsamo til USA.