馮·諾依曼的這個轉變一方面來自他長期對數學物理問題的鐘情；另一方面來自當時社會方面的需要。第二次世界大戰爆發后，馮·諾依曼應召參與了許多軍事科學研究計劃和工程項目。1940～1957年任馬里蘭阿伯丁試驗彈道研究實驗室科學顧問；1941～1955年在華盛頓海軍軍械局；1943～1955年任洛斯·阿拉莫斯實驗室顧問；1950～1955年，陸軍特種武器設計委員會委員；1951～1957年。美國空軍華盛頓科學顧問委員會成員；1953～1957年，原子能技術顧問小組成員；1954～1957年，導彈顧問委員會主席。

馮·諾依曼創造對策論

馮·諾依曼不僅曾將自己的才能用于武器研究等，而且還用于社會研究。由他創建的對策論，無疑是他在應用數學方面取得的最為令人羨慕的杰出成就。現今，對策論主要指研究社會現象的特定數學方法。它的基本思想，就是分析多個主體之間的利害關系時，重視在諸如下棋、玩撲克牌等室內游戲中競賽者之間的討價還價，交涉，結伙，利益分配等行為方式的類似性。

對策論的一些想法，20年代初就曾有過，真正的創立還得從馮·諾依曼1928年關于社會對策理論的論文算起。在這篇文章中，他證明了最小最大定理，這個定理用于處理一類最基本的二人對策問題。如果對策雙方中的任何一方，對每種可能的策略，考慮了可能遭到的最大損失，從而選擇“最大損失”最小的一種為“最優”策略，那么從統計角度來看，他就能夠確保方案是最佳的。這方面的工作大致已達到完善。在同一篇論文中，馮·諾依曼也明確表述了n個游戲者之間的一般對策。

對策論也被用于經濟學。

經濟理論中的數學研究方法，大致可分為定性研究為目標的純粹理論和以實證的、統計的研究為目標的計量經濟學。前者稱為數理經濟學，正式確立于本世紀40年代之后。無論在思想上或方法上，都明顯地受到對策論的影響。

數理經濟學，過去模仿經典數學物理的技巧，所用的數學工具主要是微積分和微分方程、將經濟問題當成經典力學問題處理。顯然，幾十個商人參加的貿易洽談會，用經典數學分析處理，其復雜程度遠遠超過太陽系行星的運動，這種方法的效果往往很難是預期的。馮·諾依曼毅然放棄這種簡單的機械類比，代之以新穎的對策論觀點與新的數學思想。

1944年，馮·諾依曼和摩根斯特思合著的《博弈論和經濟行為》是這方面的奠基性著作，使他在經濟學和決策科學領域豎起了一塊豐碑。他被經濟學家公認為博弈論之父。該論文包含了對策論的純數學形式的闡述以及有關實際應用的詳細說明。這篇論文以及所作的與某些經濟理論的基本問題的討論，引起了對經濟行為和某些社會學問題的各種不同研究。有些科學家認為它可能是“20世紀前半期最偉大的科學貢獻之一”。

馮·諾依曼還研究過連續介質力學。很久以來，他對湍流現象一直感興趣。l937年他關注納維—斯克克斯方程的統計處理可能性的討論，1949年他為海軍研究部寫了《湍流的最新理論》。

馮·諾依曼研究過激波問題。他在這個領域中的大部分工作，直接來自國防需要。他在碰撞激波的相 互作用方面貢獻引入注目，其中有一結果，是首先嚴格證明了恰普曼—儒格假設，該假設與激波所引 起的燃燒有關。關于激波反射理論的系統研究由他的《激波理論進展報告》開始。

馮·諾依曼研究過氣象學。有相當一段時間，地球大氣運動的流體力學方程組所提出的極為困難的問 題—直吸引著他。隨著電子計算機的出現，有可能對此問題作數值研究分析。馮·諾依曼搞出的第一 個高度規模化的計算，處理的是一個二維模型，與地轉近似有關。他相信人們最終能夠了解、計算并 實現控制以致改變氣候。

馮·諾依曼還曾提出用聚變引爆核燃料的建議，并支持發展氫彈。1947年軍隊發嘉獎令，表揚他是物理學家、工程師、武器設計師和愛國主義者。