I en periode før og etter andre verdenskrig var han sjefinspektør og direktør i DnL (Det Norske Luftfartsselskap), som siden ble den norske delen av SAS. I 1948 ble Balchen bedt om å komme tilbake til aktiv tjeneste i USAF. Han ble sjef for 10th Rescue Squadron i Alaska og rådgiver for det amerikanske flyvåpenet i arktiske spørsmål. I mai 1949, mens Balchen var sjef for 10th Rescue Squadron i Alaska, fløy han en C-54 fra Fairbanks via Nordpolen til Thule i Grønland. Balchen ble dermed den første i verden som fløy over begge polene. 16. september 1949 fløy han som førstemann i verden nonstop fra Anchorage i Alaska over Nordpolen til Skandinavia.