I juli 1940 ble han sjef for 1. nattjagerdivisjon og dermed også leder for luftvernet og radarenhetene. I og med dette ble han koordinator for hele den tyske luftverninnsatsen. 1. oktober 1940 ble han forfremmet til generalmajor og 9. april 1941 fikk han ridderkorset. I august 1941 ble han general for nattjagerne og kommanderende general av 12. flygerkorps, som omfattet alle enhetene som deltok i nattforsvaret av Tyskland. Han bygget i denne egenskap opp den såkalte Kammhuber-linjen, som han ble kjent for. Han ble fratatt sin kommando i 1943 på grunn av en krangel med sjefen for Luftwaffe, Erhard Milch, og var uten oppgaver helt til februar 1945. Han spilte følgelig ingen betydningsfull rolle etter 1943.