Postawienie na führera przyniosło mu szybki awans do stopnia generała piechoty i stanopwisko dowódcy Wehrkreis VIII we Wrocławiu z jednoczesnym dowództwem VIII Korpusu, z którym odbył kampanię w Polsce, jako podkomendny generała Lista.
Na froncie zachodnim w 1940 dowodził 16 Armią. Za tę kampanię odznaczony został Krzyżem Rycerskim Krzyża Żelaznego. 19 lipca 1940 awansowany do stopnia generała pułkownika.
Busch wziął udział w operacji Barbarossa, początkowo jako dowódca 16 Armii. Dowodzone przez niego oddziały zajęły Demiańsk i wzięły udział w blokadzie Leningradu. Następnie Busch zmuszony został do wycofania swoich oddziałów w wyniku ofensywy Armii Czerwonej. Zajął pozycje wzdłuż linii Staraja – Ostaszków i za obronę tej pozycji mianowany został feldmarszałkiem. W latach 1943–1944 dowodził Grupą Armii Środek, ale większość jego oddziałów została zniszczona podczas walk na Białorusi. W lipcu 1944 roku został odwołany i zastąpiony przez feldmarszałka Modela.
Ponownie objął komendę 15 kwietnia 1945. Dowodził na froncie zachodnim. Trzon jego sił stanowiła 1 Armia Spadochronowa. Oddziały Buscha próbowały bezskutecznie powstrzymać wojska alianckie. 3 maja 1945 feldmarszałek Busch poddał się wojskom marszałka Montgomery’ego w okolicach Lüneburga.