W 1918 roku wstąpił do Legii Cudzoziemskiej, ale wkrótce wrócił, by służyć w armii norweskiej. Jako ochotnik walczył po stronie „Białych” w wojnie domowej w Finlandii i został ranny podczas ataku kawalerii. Po powrocie do Norwegii zaczął trenować boks z zamiarem startu na igrzyskach olimpijskich w 1920 roku, lecz nie został powołany do reprezentacji.
W 1920 roku zdobył licencję pilota, a w 1921 roku ukończył szkołę lotnictwa marynarki wojennej. Równolegle pracował w leśnictwie i ukończył szkołę techniczną w Härnösand w Szwecji w 1923 roku. Służył w administracji lotnictwa marynarki wojennej w Horten i w 1924 roku został porucznikiem.
Współpraca z Amundsenem (1926) W 1925 roku Balchen spotkał się ponownie z Amundsenem, który zrekrutował go na wyprawę w 1926 roku. Amundsen planował wspólnie z pilotem Umberto Nobile i Lincolnem Ellsworthem dokonać pionierskiego przelotu nad biegunem północnym na włoskim sterowcu, oznaczonym symbolem N-1, a przez Amundsena nazwanym „Norge”. W tym samym czasie podobne plany miał amerykański pilot Richard Byrd (1888–1957), który wraz z Floydem Bennettem (1890–1928) planował przelot nad biegunem północnym samolotem Fokker F.VII/3m o nazwie „Josephine Ford”. Balchen zaprzyjaźnił się z Bennettem i udzielał mu porad w sprawie przygotowania samolotu do lotu w warunkach polarnych.