W 1944 roku po upadku kolaboracyjnego reżimu na Martynice dołączył do wojsk Wolnej Francji. Został przyjęty do marynarki wojennej i wypłynął w rejs do Maroka. W Maroku oddział Fanona został skierowany na szkolenie wojskowe. W tym kraju Fanon po raz pierwszy zetknął się z realiami kolonializmu w krajach Afryki Północnej, co było ważnym tematem w jego późniejszej twórczości. Z Maroka jego oddział został przeniesiony na teren Francji. Fanon wziął udział w walkach II wojny światowej, odniósł rany w walce z armią niemiecką w okolicy miejscowości Nantua pod koniec 1944 roku. Za zasługi wojenne otrzymał odznaczenie Krzyż Wojenny z brązową gwiazdą. W październiku 1945 roku powrócił na Martynikę, gdzie kontynuował edukację w liceum.
Pobyt we Francji Po ukończeniu szkoły średniej zdecydował się powrócić do Francji z Martyniki i rozpoczął studia medyczne w Lyonie. Jako weteran wojenny był zwolniony z opłat za studia. Podczas studiów rozpoczął pisanie swojej pierwszej książki, którą wydał w 1952 roku. Zainteresował się także psychiatrią i psychoanalizą. W 1952 roku ukończył studia, pracę magisterską poświęcił m.in. psychoanalizie Jacques’a Lacana. W tym samym roku rozpoczął pracę w szpitalu psychiatrycznym niedaleko Lyonu.