1 lipca 1938 Friedrich Buch został przeniesiony do dyspozycji Wehrmachtu i na rok przed rozpoczęciem II wojny światowej, 26 sierpnia 1938, mianowany dowódcą 9 pułku rezerwowego artylerii. 1 sierpnia 1940 został awansowany do stopnia pułkownika, a 10 listopada 1941 został mianowany dowódcą 128 pułku artylerii pancernej. Z tym związkiem taktycznym brał udział w wojnie przeciwko Związkowi Radzieckiemu, za co otrzymał 26 czerwca 1942 Złoty Krzyż Niemiecki. Od 21 grudnia 1942 do 23 stycznia 1943 Buch znajdował się w rezerwie oficerskiej (niem. Führerreserve), po czym został Dowódcą Artylerii (Artillerie-Kommandeurs, Arko 19) i awansował z dniem 1 marca 1943 do stopnia generała brygady w rezerwie. Dwa miesiące później został ponownie przeniesiony do rezerwy kadrowej. 15 czerwca 1943 Buch przeniósł się do Luftwaffe i pracował jako instruktor taktyki w Szkole Walk Lądowych Luftwaffe. Od 1 marca 1944 objął stanowisko wyższego dowódcy artylerii w Naczelnym Dowództwie 1 Armii Spadochronowej. W lutym 1945 został inspektorem ds. wyszkolenia oficerów w sztabie dowódcy generalnego szkolno-zastępczych oddziałów spadochronowych AOK (Armeeoberkommando). 31 marca 1945 został zwolniony ze służby wojskowejDermot Bradley (Hrsg.), Karl-Friedrich Hildebrand, Markus Kövekamp: Die Generale des Heeres 1935–1945.