Lorsque la guerre éclate, d'Astier est mobilisé au Centre maritime de renseignements de Lorient. En Juin 1940, il rejoint le 5^ème Bureau qui s'est replié à Port-Vendres. Après la débâcle, il est démobilisé à Marseille le 11 Juillet. Il choisit d'emblée de lutter contre Vichy et l'occupant et se met aussitôt à la recherche d'hommes et de femmes qui pensent comme lui. Dès septembre, il fonde à Cannes le mouvement La Dernière Colonne, qui se destine au sabotage. Par la suite, il se rend à Clermond-Ferrand et se joint à l'équipe de rédaction du journal La Montagne. Lorsque le mouvement La Dernière Colonne est neutralisé suite à des arrestations, d'Astier entre dans la clandestinité sous le pseudonyme de "Bernard". Il crée le réseau Libération en Juin 1941 avec Jean Cavaillès. Ce réseau deviendra, avec Combat et Franc-Tireur, l'un des trois plus importants mouvements de résistance de la zone sud. Libération recrute le plus souvent ses membres dans les milieux syndicaux (CGT) et socialistes. À la tête du mouvement, il fait paraître affiches, tracts. En juillet, paraît le premier numéro du journal Libération. En Janvier 1942, une liaison est établie avec Londres par Yvon Morandat, représentant du général de Gaulle, puis par Jean Moulin qu'Emmanuel d'Astier rencontre pour la première fois. En Mars, a lieu à Avignon la première réunion des responsables des journaux Libération, Combat et Franc-Tireur, sous la présidence de Jean Moulin. Dans la nuit du 19 au 20 Avril, il profite de la mission de Peter Churchill pour embarquer sur le sous-marin P42 Unbroken pour aller à Londres. Il rencontre le général de Gaulle, début Mai. Il l'appellera plus tard "le Symbole". Celui-ci l'envoie en juin en mission à Washington. Il est chargé de négocier auprès de Roosevelt la reconnaissance de la France libre. Dans le courant du mois de Juillet, il rentre en France à bord d'un chalutier, avec le titre de chargé de mission de 1^re classe, équivalent au grade de lieutenant-colonel. Il se rend pour un deuxième voyage à Londres avec Henri Frenay, en Novembre 1942, puis regagne la France. Il est désigné pour siéger au Comité de Coordination des Mouvements de Résistance. En Janvier 1943, le CCMR devient le Directoire des Mouvements unis de la Résistance (MUR), dont il devient le Commissaire aux affaires politiques. En avril, il repart pour Londres mais rentre en France en Juillet, après l'arrestation de Jean Moulin. En Octobre, il retourne à Londres. Fait à noter, d'Astier écrit une chanson intitulée La complainte du partisan, interprétée par Anna Marly. Celle-ci sera reprise en anglais en 1969 sous le titre The Partisan, par Leonard Cohen

Remarque importante de d'Astier sur la nature du résistant ( 1969 )

Après la guerre, d'Astier est fait Compagnon de la Libération par de Gaulle. Ce curieux homme demeurera toujours aussi cinglant, cynique et gauchisant, à la différence de ses frères François et Henri; il est élu député progressiste de l'Ile-et-Vilaine en 1945, et le restera jusqu'en 1958. Ce gaulliste de gauche fera partie de la présidence du Mouvement de la Paix et du Conseil mondial de la paix dans les années 1950 et à ce titre reçoit le Prix Lénine pour la paix en 1958. En 1952, il s'oppose à la ratification de la CED et, en 1957, il s'oppose au traité de Rome. Toutefois, en 1956, se différenciant des communistes par son neutralisme, il condamne l'intervention soviétique en Hongrie. Il condamne également l'expédition franco-britannique de Suez. Il n'en demeure pas moins un conseiller prisé par de Gaulle pour les Affaires soviétiques à la fin des années 1950 et début des années 1960. Malgré des divergences mineures, d'Astier s'exprimera toujours librement tout en maintenant une attitude de respect à l'égard du général de Gaulle. Pour preuve, son commentaire sur la nature du résistant dans le documentaire Le chagrin et la pitié réalisé par Marcel Ophuls (ci-haut).