中途岛海战后，美军在太平洋战场迅速转守为攻。1942年8月7日，在尼米兹筹划下，美海军陆战队向所罗门群岛南部的瓜达尔卡纳尔岛（简称瓜岛）的日军发起进攻。经过6个月的激战，美军牢牢控制了该岛。

1943年11月至1944年2月，尼米兹率领美军太平洋战场中路大军先后夺取吉尔伯特群岛和马绍尔群岛。1944年末到1945年初，尼米兹统帅中路大军，会同麦克阿瑟所部，攻占了菲律宾群岛。随后，又乘胜北进，先后攻占硫黄岛和冲绳岛，砸开了日本的国门。1944年12月，尼米兹晋升为五星上将。1945年9月2日，尼米兹代表美国出席了日本投降仪式。

为了表彰尼米兹在太平洋战争中卓越功勋，美国政府将1945年10月5日正式宣布为“尼米兹日”。战后，尼米兹任美国海军最高军事指挥官海军作战部长。1966年2月20日，尼米兹在旧金山附近逝世，终年81岁。尼米兹以他在二次世界大战期间在太平洋战场所铸就的辉煌而载入史册。

海军军官学校为了纪念这位对美国海军作出卓越贡献的1905届毕业生，将学校图书馆命名为尼米兹图书馆。