Lata powojenne Po wojnie Balchen powrócił do Norwegii i w latach 1946–1948 był dyrektorem generalnym DNL. Następnie wyjechał ponownie do Stanów Zjednoczonych. Jako pułkownik Sił Powietrznych USA objął dowództwo 10 dywizjonu ratunkowego w Fort Richardson na Alasce. 23 maja 1949 roku dokonał pierwszego lotu transpolarnego z Alaski nad biegunem północnym do Norwegii, stając się tym samym pierwszym pilotem na świecie, który przeleciał nad obydwoma biegunami. W 1951 roku doradzał przy budowie bazy dowodzenia strategicznego United States Air Force w Thule na Grenlandii.
Od późnych lat 40. XX w. Balchen rozważał upublicznienie swoich wątpliwości na temat pierwszego przelotu Byrda nad biegunem północnym w 1926 roku. Byrd i jego wpływowa rodzina uniemożliwiła publikację tych wątpliwości w autobiografii Balchena, która ukazała się drukiem w 1958 roku. Byrd prawdopodobnie stał również za nagłym zahamowaniem kariery Balchena, który pracował w latach 1951–1955 na stanowisku do spraw arktycznych w Waszyngtonie i nie został awansowany ani razu, aż do przejścia na emeryturę w 1956 roku.