Skriv en fortsættelse til dette afsnit - I oktober 1939 blev Mills udnævnt til den anden australske kejserlige styrke og tjente med det 6. divisionelle rekognoscerings kavaleriregiment. Slaget ved Bardia
i januar 1941 kommanderede han tre tropper af Bren-kanonbærere og blev tildelt Military Cross for tapperhed på slagmarken. Under invasionen af Syrien i juni samme år blev han tildelt en Bar til sit Military Cross. Mills var den første af kun femten australske soldater til at holde denne udmærkelse i Anden Verdenskrig. Han blev forfremmet til kaptajn i juni 1941 og major i februar 1942, og i marts 1943 blev han forfremmet til midlertidig oberstløjtnant og blev gjort til kommandør for 2/5th Armoured Regiment. I maj 1944 overtog Mills kommandoen over 2/4th Armoured Regiment og tjente i Madang, New Guinea. Han opgav kommandoen over regimentet i februar 1946 og blev overført til Reserve of Officers den 27. marts.