Hess gia nhập Hải quân Hoa Kỳ trong suốt chiến tranh thế giới thứ hai, và trở thành thiếu tướng Hải quân của USS Cape Johnson, một tàu vận tải được trang bị kỹ thuật mới là: máy định vị thủy âm. Thiết bị này có thể góp một phần trong việc phát triển học thuyết về tách giãn đáy biển của ông. Hess ghi chép cẩn thận các lộ trình đi qua Thái Bình Dương khi cập vào Marianas, Philippines, và đảo Iwo, từ máy đo hồi âm trên tàu của ông. Các cuộc khảo sát khoa học trong thời chiến không có kế hoạch trước đã giúp Hess thu thập các mặt cắt đáy đại dương ở vùng bắc Thái Bình Dương, và phát hiện ra các núi lửa đỉnh bằng dưới biển mà ông gọi là guyot, theo tên của nhà địa lý thế kỷ 19, Arnold Henry Guyot. Sau chiến tranh, ổng tiếp tục ở lại Naval Reserve, và được phong làm thiếu tướng Hải quân Hoa Kỳ.