Otrzymał z rąk prezydenta Roosevelta najwyższe amerykańskie odznaczenie – Medal Honoru i awans na generała.
W lipcu 1942 Doolittle został przeniesiony do 8 Armii Lotniczej, a we wrześniu tego samego roku objął dowództwo 12 Armii Lotniczej w Afryce Północnej. W marcu 1943 został dowódcą Strategicznych Sił Lotniczej w Afryce Północnej. Następnie został dowódcą 15 Armii Lotniczej, aż wreszcie w styczniu 1944 objął dowodzenie 8 Armii Lotniczej, którą dowodził – w Europie i na Pacyfiku – do zakończenia wojny. 10 maja 1946 przeszedł do rezerwy i objął stanowisko wiceprezesa Shell Oil (pracował dla Shella przed wojną), by w późniejszym czasie przejąć kierowanie firmą.
Zmarł 27 września 1993 w Pebble Beach w stanie Kalifornia. Został pochowany na Narodowym Cmentarzu w Arlington w stanie Wirginia.