We wrześniu 1943 otrzymał przydział do dywizjonu torpedowego VT-51, który od marca 1944 roku operował z lotniskowca USS „San Jacinto”. Latał samolotem Avenger jako pilot. Brał udział m.in. w bitwie na Morzu Filipińskim, po której jego samolot 19 czerwca 1944 wodował przymusowo, lecz załoga została uratowana przez niszczyciel. 25 lipca Bush wraz z innym samolotem zatopił mały statek. 2 września 1944 podczas ataków na wyspę Chichi-jima jego samolot został trafiony przez obronę przeciwlotniczą. Bush wyskoczył ze spadochronem nad morzem i po czterech godzinach na tratwie został uratowany przez okręt podwodny USS „Finback”; pozostali dwaj członkowie załogi zginęli. W listopadzie Bush powrócił na swój lotniskowiec, a wkrótce jego dywizjon został odesłany do kraju. Bush uczestniczył w 58 misjach bojowych i otrzymał Zaszczytny Krzyż Lotniczy i trzykrotnie Medal Lotniczy. Szkolił następnie pilotów, a od marca 1945 roku został przydzielony do 153 Dywizjonu Torpedowego. Po kapitulacji Japonii, 18 września 1945 został zwolniony ze służby.
Kiedy wrócił do Stanów Zjednoczonych, rozpoczął studia ekonomiczne na Uniwersytecie Yale. Po ich ukończeniu w 1948 roku przeniósł się z rodziną do Dallas i podjął pracę w przemyśle naftowym.