Później aż do końca wojny prowadził orkiestrę na Hawajach.
Po demobilizacji i odejściu z wojska założył w 1946 nowy big-band, w składzie którego znaleźli się Gil Evans (ponownie), Danny Polo, perkusista Billy Exiner, wokalistka Fran Warren, trębacz Red Rodney oraz wschodzące gwiazdy jazzu – saksofoniści Lee Konitz i Gerry Mulligan. Orkiestra jednak nie odzyskała popularności i coraz częściej borykała się z angażami. Na początku lat 50. wskutek kłopotów finansowych i zdrowotnych rozwiązał big-band. W 1952 ożenił się z Ruth, z którą był do końca życia. Na estradzie pojawiał się sporadycznie. W 1957 na krótko powrócił do aktywnej pracy jako kierownik muzyczny u Tony’ego Bennetta. Później aż do śmierci prowadził sekstet, występując nieregularnie i pozostając niemal w zapomnieniu.
Zmarł na zawał serca w swoim domu w Calldwell. Miał 56 lat. Został pochowany na cmentarzu Roselawn Memorial Park w rodzinnym Terre Haute.
Wybrana dyskografia 1949 Claude Thornhill – Piano Reflections (Columbia) Claude Thornhill – Dance Parade (Columbia) 1953 Claude Thornhill and His Orchestra – Dream Stuff!