Balchen przeprowadził wiele niebezpiecznych misji lotniczych. Dowodził samolotami, które zrzucały agentów wywiadu nad Norwegią. Przetransportował do Wielkiej Brytanii nienaruszony niemiecki pocisk rakietowy V2, który spadł na terenie Szwecji – był to pierwszy zachowany w całości pocisk V2, który wpadł w ręce Brytyjczyków. W 1944 roku przeprowadzał pierwsze zrzuty zaopatrzenia dla norweskiego ruchu oporu podczas jasnych letnich nocy, przy czym loty na północ Norwegii były najdłuższymi tego typu lotami (16 godz.) wykonywanymi na terenie Europy. Pod koniec 1944 roku Balchen poprowadził dziesięć w pełni oznakowanych amerykańskich samolotów transportowych C-47 do Szwecji, które były wykorzystane do przerzucenia ponad 1500 żołnierzy norweskiej lekkiej piechoty do walki w północnej Norwegii i dostarczenia zapasów norweskim żołnierzom i cywilom na terenach zniszczonych przez wojnę. W uznaniu zasług Balchen otrzymał Legię Zasługi i odznaczenia od królów Norwegii, Szwecji i Danii.