对东京的轰炸，还排除众议用珍珠港剩下的仅有的一艘航空母舰主动出击，让珍珠港的官兵们重新找回了失落已久的自信。

    1942年4月，尼米兹任太平洋地区海军总司令。同年5月，为了控制澳大利亚交通航线，日军企图对新几内亚东南岸上的摩斯比港发动大规模的两栖作战，阻断美军的前进路线。因此，尼米兹在珊瑚海和日军展开了激烈的战役，这次战役是世界军事历史上第一次航母之战，虽然美军付出了惨痛的代价，但最终还是取得了战争的胜利，有效地阻止了日军的进攻。

    一个月之后，中途岛海战爆发，美军以弱胜强，以损失两艘战舰和147架飞机为代价击沉了日军4艘航空母舰、1艘重巡航舰，歼敌数千人（其中不乏很多日军宝贵的军事人才和富有经验的飞行员）、击落敌机332架、重创2艘驱逐舰、1艘重巡航舰。这次战役给了日军沉重的打击，作为这场战役的最主要功臣之一的尼米兹也因此名声大噪，被美国民众称为“海军之神”。

    多年之后，在回顾自己的战斗生涯时，尼米兹依然认为，中途岛战役是他一生中最值得骄傲的功绩。而很少有人知道，他在战争中的那些天才的战术策略，很多竟是在和参谋长斯莆恩斯在海边散步时想到的。

    尼米兹不仅是个优秀的军事家，对他的下属来说，他还是难得一见的好上司，他为人和蔼，待人不卑不亢，只要有新的军官来到他管辖的地带，他总会亲自召见并加以真诚款待。他身居高位，却不以权压人，经常主动听取下级意见。

    1943年11月20日，美军中太平洋部队开始了他们第一次登陆作战——吉尔伯特群岛战役。这次战役并不成功，美军在塔瓦拉岛上损失惨重。战斗一结束，尼米兹就亲自奔赴该岛调查美军失利原因，研究日军的防守情况，吸取教训。尼米兹的努力没有白费，1944年1月31日，在对塔瓦拉岛战役做了很好总结的基础上，美军向马绍尔岛发起攻击，大获全胜。

    1944年6月，麦克阿瑟和尼米兹联手说服了美国总统罗斯福，将太平洋战场上“逐岛进攻”的方式转为“蛙跳进攻”即放弃一些战略意义次要的岛屿，优先夺取主要的、对整体战争形势影响大的岛屿，将日本的海、空运输线切断，掌握对这些地区海、空航线的控制权。因此，美军把目标集中在塞班岛、提尼安岛、夺回关岛等几个重点岛屿上，以夺取马里纳亚群岛为跳板，破坏日军在太平洋海域的防御体系。尼米兹将这次战役命名为“奇袭行动”，并亲赴战场，指挥战斗。在这次战斗中，美军出动了大规模的兵力，大胜日军。

    同年10月，美军在菲律宾莱特湾再次和日军发生大规模海战，顽强的美军在尼米兹的带领下又一次战胜日本，取得了战役胜利。之后，尼米兹在斯鲁特恩斯的建议下，乘胜追击，越过台湾大举进攻硫磺岛，直逼日本本土。1945年6月，日本的冲绳岛被美军攻占，至此，日本海军防线全面崩溃。

    1945年8月15日，日本宣布无条件投降。9月2日，在“密苏里”号上，尼米兹代表美国在日本的受降书上签字。

    战争终于结束了，1947年，在战后做了两年海军部长的尼米兹辞去这一职务，到加州大学担任董事，享受宁静的晚年生活。1966年，这位在世界海战史上风云一时的美国海军五星上将，在洛杉矶安详离世，享年81岁。

    尼米兹被安葬在太平洋沿岸的美国国家公墓，他的墓碑正对着他为之奋斗了一生的蔚蓝色大海。为了纪念他的功绩，美国第二代航空母舰，也是至今为止世界上最大的航空母舰就以尼米兹的名字命名。