Under andre verdenskrig seilte 44 av 54 Wilhelmsen-skip for de allierte via Nortraship. De resterende var fanget i tyskkontrollerte farvann. I løpet av krigen gikk 26 skip ned og 52 sjømenn døde. Etter krigen tok selskapet fatt på den store oppgaven med å gjenoppbygge linjefarten, til dels ved hjelp av et stort nybyggprogram. Ved selskapets 100-årsjubileum i 1961 besto flåten av 52 linjeskip, og i tillegg ni oljetankere. Tankskipene brukte, med datidens rater, kortere tid på å nedbetale lån enn lasteskipene: i 1956-57 tjente Wilhelmsen mer på sine syv oljetankere enn på de 52 lasteskipene kombinert.