I begynnelsen av nasjonalsosialismens tid var han den 11. april 1933 blant undertegnerne av en forføyning som også innebar oppsigelse av de jødiske fagkolleger. I 1937 ble han medlem av NSDAP. I 1938 reiste Uhlenhuth til Japan for å intensivere de tysk-japanske relasjoner på medisinens område. Under Andre verdenskrig ble han den 18. august 1942 ekstrordinært medlem av Hærens santitetsvesens senat. I denne funksjon søkte han i 1944 hos Oberkommando der Wehrmacht om immuniseringsforsøk av farvede krigsfanger (ifølge historikeren Ernst Klee), eller det var om å få undersøkt farvede franske soldaters blod (ifølge historikeren Bernd Martin).