Вслед за Дэвидом Нивеном и Ричардом Грином, уже служившими в армии, Оливье стал третьим известным актером, вернувшимся из Голливуда, и полагал, что летный опыт даст ему преимущества при зачислении на действительную службу. Надежды на то, чтобы в тридцать три года попасть в боевые летчики, не оставалось, но летать в морской авиации шансов было больше (в конце концов, Ричардсона приняли на службу в тридцать семь лет), и, едва они с Вивьен вернулись в свой разбомбленный лондонский дом, Оливье подал заявление. На первой же медицинской комиссии он с ужасом услышал, что ему собираются отказать из-за легкого повреждения нерва в одном ухе, которое он заработал год назад во время полета в оглушительный шторм. Дефект был пустяковым; договорившись с одним из врачей, он смог получить другое заключение, разрешавшее ему небоевые полеты. Тем временем они с Вивьен примкнули к группе актеров, дававших концерты на аэродромах в пользу Благотворительного фонда военно-воздушных сил.
Ожидая призыва, Оливье показался в роли Джонни-охотника в пропагандистском фильме ”49-я параллель” с участием одних звезд. Картина, поставленная совместно М. Пауэллом и Э. Прессбергером, повествовала о приключениях экипажа севшей на мель немецкой подводной лодки, который пробирается через Канаду, стремясь поскорее укрыться на территории нейтральной Америки. Снимавшиеся в фильме знаменитые актеры — Лесли Хоуард, Антон Уолбрук и Реймонд Мэсси — согласились на половинные гонорары. Говорили, что Элизабет Бергнер совсем отказалась от денег, но ей пришлось оставить работу через несколько дней натурных съемок в Канаде. Она была с самого начала недовольна своей ролью члена гуттеритской общины, а встреча с настоящими приверженцами этой религиозной секты окончательно выбила почву у нее из-под ног. Гуттериты были ортодоксами, считавшими любой грим, бижутерию и украшения до такой степени греховными, что не употребляли в одежде даже пуговиц. Но, надев подобающее скромное льняное платье, мисс Бергнер ступила на съемочную площадку, устроенную прямо на территории общины, в полном гриме, ярко-красной помаде, с накладными ресницами и лаком на ногтях! Гуттеритки были вне себя, а одна, оскорбленная особенно сильно, выбежала вперед и отвесила актрисе пощечину. После этого мисс Бергнер мелькнула в фильме лишь как немая фигура, показанная два-три раза общим планом. В несколько измененном виде ее рольполучила юная актриса, великолепной игрой сразу же составившая себе имя, — Глинис Джонс.
Однако в первую очередь картина принесла успех Эрику Портмену, театральному актеру, не имевшему имени в кино. Посмотрев черновой монтаж, Лесли Хоуард настоял на том, чтобы Портмена анонсировали как звезду, с чем полностью согласились критики, восхищенные его захватывающим исполнением.
Оливье, закончившему всю работу за десять дней в относительно роскошных условиях денхэмских студий, не пришлось на сей раз переносить тяготы натурных съемок. В роли, занимавшей всего десять минут экранного времени, он получил возможность на редкость выразительно продемонстрировать свою виртуозность и актерский диапазон. Начав с изображения уставшего от охоты траппера, весело поющего в ванне, он взял громкую и удалую ноту, затем плавно перешел в более мягкую тональность и закончил пронзительной сценой медленной смерти героя от огнестрельных ран. Благодаря занятиям с настоящим траппером, попавшим в Англию с канадскими войсками, Оливье отлично усвоил выговор и суровый вид франко-канадских колонистов. Посмотрев отснятый материал, Вивьен не без оснований заявила, что это ”его лучшая роль в кино”.
Как-то в апреле 1941 года Оливье получил по почте конверт с крохотной веточкой белого вереска и двумя четырехлистными цветками клевера, приклеенными к бумаге. Его прислала Элси Фогерти. Старая преподавательница, наделенная истинно материнским инстинктом, каким-то чудом узнала дату, когда он отправлялся на военную службу, и желала ему удачи. Заперев тем утром свой дом, они с Вивьен отправились в Ли-на-Соленте, где Оливье, младший лейтенант добровольческого резерва Королевского флота, приступил к тренировочным полетам. Их встречал Ральф Ричардсон; они сняли дом в нескольких милях от базы морской авиации. С самого начала войны Джон Кэссон, старший сын Льюиса Кэссона и Сибил Торндайк, ждал того дня, когда он сможет приветствовать Оливье в Ли-на-Соленте, взяв его под свое начало в качестве командира эскадрильи. Сам Кэссон служил в морской авиации с 1926 года. Но мечте получить в свою часть и Оливье, и Ричардсона не суждено было сбыться. В 1940 году Кэссон был сбит при бомбардировке немецкого боевого судна и теперь томился в лагере для военнопленных.