Under den andre verdenskrig arbeidet han i isolasjon på grunn av nazistenes okkupasjon av Norge. Etter krigen ble hans utredelser kjent, blant annet et bevis for at en positiv andel av den imaginære delen av de ikketrivielle røttene til Riemanns zeta-funksjon ligger på aksen Re(s) = 1/2. Etter krigen vendte han til sieve teori, et tidligere forsømt område innenfor matematikken hvor Selberg gjorde store fremskritt.