Каррель, так никогда и не ставший гражданином США, был отозван во Францию в связи с началом Второй мировой войны. Во время службы в медицинских частях французской армии он использовал свой метод сшивания сосудов при лечении раненых солдат. За заслуги в военные годы он был награжден орденом Почетного легиона.
После оккупации Франции правительство Виши назначило его директором Фонда исследований человеческих отношений, в задачи которого входило психическое и физическое преобразование человечества в соответствии с идеями авторитаризма.
В своей наиболее популярной книге «Человек. Неизвестное» (1935) Каррель представил грандиозный план, который, по его мнению, сохранит человечество и улучшит качество человеческой популяции. Он предложил создать «Высокий совет», который будет управлять миром во благо его процветания; решения этого органа будут носить рекомендательный характер для политических лидеров. Согласно мнению Карреля, такая организация «будет обладать достаточным знанием, чтобы предотвратить физическое и умственное вырождение цивилизованных наций».
Замыслы Карреля оказались созвучными некоторым идеям нацизма, а его элитные теории совпали с фактом принятия им поддержки со стороны правительства Виши и ведения переговоров с Германией, касающихся создания его института, что привело к преувеличенным обвинениям в его адрес в сотрудничестве с нацистами. Вскоре после освобождения Франции, в 1944 году, институт был расформирован. Сторонники Карреля утверждали, что его идеи были мечтами об изменении развития послевоенной Франции в соответствии с философскими и биологическими направлениями, изложенными в его книге. Американский анатом и писатель Георг В. Корнер писал, что «Каррель не был нелояльным к политическому режиму, существовавшему во Франции и Америке, которая столь долго принимала его, он думал только о благоденствии своей страны в соответствии с совестью». Хотя Каррель и не был арестован за сотрудничество с нацистами, постоянные дискуссии по этому поводу бросали тень на его репутацию. Подорванное лишениями военного времени, здоровье Карреля ухудшилось.
После освобождения Парижа в 1944 году Каррель был отстранен от поста директора и обвинен в коллаборационизме (предательстве).
В 1913 году Каррель женился на Анне де ля Мот де Мейри, у которой был сын от первого брака; общих детей они не имели. Анна Каррель была медицинской сестрой, поддерживающей своего супруга в его исследованиях и часто ассистировавшей ему при хирургических операциях.
Умер Каррель в Париже 5 ноября 1944 года.