На світанку 7 грудня 1941 року, Велч та інший пілот, Кеннет Тейлор[en], поверталися з Різдвяної вечері і танців на даху готеля у Вейкікі, що закінчилися грою в покер, яка тривала протягом всієї ночі. Коли Японія напала на Перл-Гарбор, вони все ще були одягнені у парадну форму. Зателефонувавши на військовий аеродром Халейва[en], який розташовувався на північному березі Оаху, Велч сказав підготувати для зльоту два винищувача Curtiss P-40 Warhawk. Відразу після дзвінка, використовуючи новий Б'юїк, Велч і Тейлор помчали до Халейви, щоб протистояти японським винищувачам[3].
Маючи лише 30-мм набої у крильових гарматах, Велч стверджував, що збив два пікіруючих бомбардувальникаAichi D3A над аеродромом корпусу морської піхоти Єва[en]. Перший ворожий літак був лише підбитий і повернувся на японський авіаносець, тоді як другий був добитий Тейлором, який невдовзі до цього приземлився для зарядки 50-мм набоїв у передні гармати. Під час свого другого вильоту, Велч збив ще один Aichi, який переслідував Тейлора, і один Mitsubishi A6M Zero[3].
Після Перл-Гарбору, Велч повернувся до материкової частини США, де влаштовував промови, спрямовані на переконання людей робити пожертвування в армію, аж до поки він не був відправлений до 36-ї винищувальної ескадрильї[en] у Нову Гвінею. Попри свої повітряні перемоги у Перл-Гарборі, Велч був розчарований польотами на слабкому винищувачі Bell P-39 Airacobra. Через деякий час, він був переправлений до 80-ї винищувальної ескадрильї[en] після неодноразових звернень до командування з цим проханням. Між червнем і вереснем 1943 року, Велч, керуючи винищувачем Lockheed P-38 Lightning, збив дев'ять японських літаків: два Mitsubishi A6M Zero, три Kawasaki Ki-61, три Nakajima Ki-43 та один Mitsubishi Ki-46[2]. В загальній складності, Велч виконав 348 бойових вильотів, після чого захворів малярією і був змушений піти у відставку[2].