À l'été 1917, il s'engage dans la recherche militaire au cours de la Première Guerre mondiale, obtenant le poste de directeur de la recherche (avec grade de lieutenant-colonel[2]). Il se consacre d'abord au codage des transmissions, puis à l'extraction du monoxyde de carbone, sans négliger les questions administratives. Lui-même citait plus tard le recrutement comme directeur du plus grand spécialiste de la cristallisation fractionnée, le Pr E. P. Kohler, comme son principal succès au cours de cette période. Le propre département de Lamb réalisa deux progrès significatifs avec la mise au point d'une cartouche amovible pour les masques à gaz, et d'un mécanisme de sécurité pour équiper les mines[3].
Il retrouve son laboratoire de l'université Harvard en 1921, qu'il modernise entièrement. En 1940 il occupe la charge de doyen de la faculté d'Arts and Sciences d'Harvard.
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