Межвоеннный период
С мая 1919 года по июнь 1920 года он служил первым помощником на линкоре «Южная Каролина» (англ. USS South Carolina (BB-26)). Затем он был командиром «Чикаго» и, по совместительству, командующим 14-м дивизионом подводных лодок, базирующимся в Пёрл-Харбор. По возвращении на континент, летом 1922 года, он прошёл курс Военно-морского Колледжа (англ. Naval War College), в Ньюпорт, штат Род-Айленд, и в июне1923 года был назначен адъютантом и помощником начальника штаба (англ. Aide and Assistant Chief of Staff) Командующего Боевым Флотом (англ. Commander Battle Fleet), а позже Главнокомандующего Флота США (англ. Commander in Chief, United States Fleet). В августе 1926 года он прибыл в Калифорнийский университет в Беркли чтобы организовать первый в истории ВМС США Корпус подготовки офицеров Резерва флота (англ. Naval Reserve Officer Training Corps).
Нимиц потерял фалангу пальца во время работы с дизельным двигателем: его рука застряла в моторе, и только именное кольцо из Аннаполиса спасло остаток его пальца — и его карьеру. Он также частично потерял слух, после того как он перенес тяжёлую ушную инфекцию. Он смог преодолеть этот недостаток научившись понимать собеседников по губам.
В июне 1929 года он принял командование 20-м дивизионом подводных лодок. В июне 1931 года стал командиром тендера «Ригель» (англ. USS Rigel (AD-13)) и резервных эсминцев в Сан-Диего, штат Калифорния. В октябре 1933 года он принял «Августу» (англ. USS Augusta (CA-31)) и отправился на Дальний Восток, где крейсер стал флагманом Азиатского Флота. В апреле 1935 года он вернулся домой для трёхлетнего назначения на пост заместителя начальника Бюро Навигации (англ. Assistant Chief of the Bureau of Navigation), после которого он стал Командующим 2-м крейсерским дивизионом Боевых сил (англ. Commander, Cruiser Division 2, Battle Force. В сентябре 1938 года он принял под свою команду 1-й дивизион линкоров Боевых сил (англ. Battleship Division 1, Battle Force). 15 июня 1939 года он был назначен начальником Бюро Навигации.
Вторая мировая война
Десять дней спустя после атаки на Пёрл-Харбор, 7 декабря 1941 года его назначили Главнокомандующим Тихоокеанским Флотом США (англ. CINCPAC,Commander in Chief, U.S. Pacific Fleet) в звании Адмирала(действительно с 31 декабря). Нимиц принял командование в самый критический период войны на Тихоокеанском театре военных действий. Несмотря на потери после атаки на Пёрл-Харбор и нехватку кораблей, самолётов и предметов снабжения, Адмирал Нимиц успешно организовал подчинённые ему силы, чтобы остановить продвижение Японской империи.
24 марта 1942 года, свежесформированный Объединённый комитет начальников штабов США и Великобритании издал директиву, которая провозглашала Тихоокеанский театр зоной стратегической ответственности США. Шесть дней спустя Объединенный Комитет Начальников Штабов (КНШ) (англ. Joint Chiefs of Staff) разделил театр на три зоны: Тихоокеанская, Юго-Западная под командой Дугласа Макартура и Юго-Восточная. КНШ назначил Нимица «Главнокомандующим Тихоокеанской Зоной» (англ. Commander in Chief, Pacific Ocean Areas), с оперативным контролем над всеми родами войск союзников (воздушными, сухопутными и морскими) в этом районе.
Как только в его распоряжение поступили новые корабли, люди и боеприпасы, Нимиц перешёл в наступление и разгромил Японский Флот в Битве в Коралловом море, в Мидуэйском сражении, и в Кампании на Соломоновых островах.
7 октября 1943 года, он был назначен на должность Главнокомандующего Тихоокеанского Флота и Прилегающих Территорий. Приказом Конгресса от 14 декабря 1944 года было утверждено новое звание — Адмирал ФлотаСоединённых Штатов (англ. Fleet Admiral of the United States Navy) — самое высокое звание в Военно-Морском Флоте США, и на следующий день, Президент США Франклин Д. Рузвельт, произвёл Адмирала Нимица в это звание. Нимиц принял присягу в новой должности 19 декабря 1944 года.
В последней стадии войны в Тихом океане, он атаковал Марианские острова и высадил войска на остров Сайпан, нанеся тяжёлое поражение японскому флоту в Битве в Филиппинском море; им были захвачены островаСайпан, Гуам, и Тиниан. Боевые подразделения флота изолировали укрепления противника на Центральных и Восточных Каролинских Островах, и затем в быстром темпе очистили острова Пелелиу, Ангаур, и Улити. В районе Филиппинских островов его корабли обратили в бегство мощные подразделения японского флота — это была победа исторического значения в многоступенчатом Сражении в заливе Лейте с 24-го по 26 октября 1944 года. Адмирал Флота Нимиц привёл к победному концу долгую стратегическую операцию, успешно высадив морской десант на Иводзиму и Окинаву. Вдобавок ко всему, Нимиц убедил ВВС США минировать японские порты и судоходные пути с воздуха, используя бомбардировщики «Б-29 СуперФортрес» в успешной операции «Голодовка», которая серьёзно нарушила японскую систему снабжения.
В январе 1945 года, Нимиц перенёс штаб командования Тихоокеанским Флотом из Пёрл-Харбор на Гуам до окончания войны. Миссис Нимиц оставалась в континентальной части США на всём протяжении войны, и не сопровождала мужа ни на Гавайи, ни на Гуам.
2 сентября 1945 года Нимиц принял от имени Соединённых Штатов капитуляцию Японии на борту линкора «Миссури» в Токийском заливе. День 5 октября 1945 года был официально назван «Днём Нимица» в Вашингтоне: в этот день, вместо третьей «Медали за Отличную Службу», Президент Соединённых Штатов, лично вручил Адмиралу Нимицу «Золотую Звезду» (англ. Gold Star) — «За особо отличную службу в качестве Главнокомандующего Тихоокеанским флотом и прилегающими территориями, с июня 1944 года по август 1945 года…»
Во время Тихоокеанской Компании Нимиц получил прозвище «Скачущий по островам» (англ. Island Hopper).