Nell'OKW (Alto Comando delle forze armate) Warlimont divenne il vice del generale Jodl e capo della Sezione per la Difesa Nazionale dal 1939 al 1944.
Il 1° agosto 1940 venne promosso maggior generale e, insieme a Jodl, preparò il piano per l'invasione dell'Unione Sovietica nel dicembre 1940.
Il 1° aprile 1942 veniva promosso Tenente Generale e il 1° aprile 1944 generale di artiglieria.
Dopo la guerra venne arrestato e condannato all'ergastolo come criminale di guerra il 27 ottobre 1948. La sentenza venne commutata a 18 anni ma nel 1957 venne rilasciato.
Nel 1962 scrisse le sue memorie "Im Haubtquartier der deutschen Wehrmacht 1939-1945" tradotto in diverse lingue. Morì il 1° ottobre 1976.

Warlimont fu il firmatario dell'infame "Ordine dei Commissari" che prevedeva l'eliminazione fisica di tutti i Commissari Politici del Partito Comunista Sovietico catturati dai Tedeschi sia direttamente sia consegnandoli alle Einsatzgruppen. L'ordine venne firmato da Warlimont con l'autorizzazione di Keitel.
Warlimont firmò altri ordini contrari alle convenzioni di guerra come ad esempio quello che prevedeva l'assassinio dei piloti alleati catturati a seguito dell'abbattimento dei loro aerei.
Insieme a Keitel e al generale Brauchitsch, Warlimont fu uno dei maggiori responsabili nel coinvolgimento dell'esercito nei massacri di ebrei ad Est sia stroncando sul nascere le proteste degli ufficiali, sia propagandando le "ragioni" ideologiche del conflitto.

Walter Warlimont nacque a Osnabruck il 3 Ottobre 1894 da una famiglia medio borghese.
Seguì la carriera militare e già nel 1913 era allievo ufficiale. Durante la Prima Guerra Mondiale combatté come sottotenente. Dopo la guerra rimase nell'esercito e nel 1936 venne inviato in Spagna alla testa dei "volontari" tedeschi che combatterono a fianco del generale ribelle Francisco Franco. In Spagna fu il plenipotenziario del Ministero della Guerra tedesco.
Tornato in Germania ne 1937 si dedicò alla preparazione di un piano di riorganizzazione dell'esercito tedesco che avrebbe dovuto essere guidato da un unico comandante e da uno staff centrale.