Under andre verdenskrig gjorde hun en innsats for flyktningene som leder av Stockholm-kontoret til International Rescue and Relief Committe (IRRC) (Den internasjonale rednings- og støttekomité). Ottesen-Jensen hjalp jødiske flyktninger fra det nasjonalsosialistiske Tyskland, og ga senere sin støtte til Israel, hvor hun fikk en gate og et barnehjem oppkalt etter seg i Or Akiva. Hun ble en internasjonalt kjent ekspert i befolkningsspørsmål. Hun var med å starte The International Committee on Planned Parenthood (ICPP) (Den internasjonale komiteen for familieplanlegging) i 1949 og International Planned Parenthood Federation (IPPF) (Internasjonal føderasjon for familieplanlegging) i 1953. I 1959 ble hun president for IPPF. Hun ble medisinsk æresdoktor ved universitetet i Uppsala i 1958. Hun kjempet også for de homofiles sak. I sine siste leveår arbeidet hun med familieplanlegging i utviklingsland.