Under andre verdenskrig ble Luxembourg okkupert av tyske tropper, og storhertugfamilien flyktet via Lisboa og London til USA. Under krigen studerte Jean statsvitenskap ved Université Laval i Québec i Canada. Han reiste rundt i Nord- og Syd-Amerika for å samle støtte for sitt land. I november 1942 meldte han seg som frivillig i Irish Guards i den britiske hæren, tok militær utdannelse ved Royal Military Academy Sandhurst, og ble i juli 1943 løytnant. Noen dager etter landgangen i Normandie ble han sendt til kontinentet. Han deltok i slaget om Caen og i frigjøringen av Brussel. Sammen med allierte styrker rykket han inn i hjemlandet 10. september 1944, men vendte snart tilbake til sin enhet og deltok i kampene ved Arnhem. Mot slutten av januar 1945 deltok han i kampene ved Reichswald. Jean tjenestegjorde krigen ut.