Após a conclusão de seu extenso treinamento para piloto de caça, Dortenmann foi designado para servir como Leutnant junto ao 2./JG 54 “Grünherz” (2º Staffel da Jagdgeschwader 54), então em combate na frente oriental, no final de 1943.

Sua primeira vitória confirmada veio em 06 de fevereiro de 1944, quan-do ele chocou-se contra um caça soviético La-5. Embora seu Fw 190 A-6 “schwarze 7” tenha ficado com a asa esquerda danificada, Dorten mann conseguiu retornar para sua base em Orscha, onde fez um pou so forçado.

Depois desse início um tanto quanto atrapalhado, Dortenmann foi se firmando como um promissor piloto de caça, abatendo seu 5º oponen te (um LaGG-3) em 08.03.1944 e seu 10º adversário (um Yak-9) em 30.03.1944.

Em 10 de junho de 1944, quando já contava com 14 vitórias confirma das, Dortenmann foi transferido junto com sua unidade para a frente ocidental, onde se juntou ao III/JG 54 (Gruppe III da JG 54).

Nesse novo teatro de operações, caberia a Dortenmann enfrentar a maciça superioridade aérea aliada sobre os céus da França, nos dias seguintes ao desembarque anglo-americano nas praias da Normandia

Nesse ínterim, em 20.06.1944, ele foi nomeado Staffelkapitän do 2./ JG 54, mas, durante um combate sobre Paris, seis dias mais tarde, seu Fw 190A-8 “rotte 1” foi abatido, embora ele tenha conseguido saltar do aparelho.

A partir de 10.08.1944, sua unidade passou a ser denominada 12./JG 54 e, ao longo dos selvagens combates no chamado “Front da Inva-são”, Dortenmann derrubou outros seis aviões inimigos (dois P-38 Lightning, dois Spitfires, um P-51 Mustang e um P-47 Thunderbolt), elevando seu total para 20 vitórias confirmadas.

No entanto, esgotada pelo esforço e pelas baixas sofridas, sua unida-de foi retirada para a Alemanha, a fim de repor as perdas.

No final de setembro de 1944, seu Gruppe receberia se-us primeiros caças Fw 190D-9. Depois de apenas algu-mas semanas de treinamento, a unidade foi declarada operacional em 12.10.1944, quando, a pedido do Major Walter Nowotny (então líder do Kommando Nowotny, a primeira unidade de combate de caças Me262), o 12./JG 54 liderado por Dortenmann foi solicitado para defender as bases dos aviões a jato situadas em Achmer. Nessa função, Dortenmann alcançaria outras três vitórias - inclu-indo um quadrimotor B-17 em 02.11.1944.

No Natal de 1944, o III/JG 54 foi colocado temporariamen te sob comando do I/JG 26 em preparação para sua parti cipação na malfadada Operação Bodenplatte. No dia 29. 12.1944 Dortenmann abateu um Spitfire da RAF sobre

Com a perda de Weiss, o Oberleutnant Dortenmann foi nomeado Gruppenkommandeur interino do III/JG 54 em 30.12.1944, permanecendo nessa função até 11.02.1945. Nesse ínterim, no dia 1º de janeiro de 1945, ele lideraria o Gruppe no ataque à base aérea aliada de Brussels-Grimbergen, em uma missão da qual apenas cinco, dos 17 pilotos, de seu esquadrão retornaria.

Após abater dois P-47 Thunderbolt em 13.02.1945 (suas 25ª e 26ª vitórias), Dortenmann assumiu o comando do 11./JG 54 já que o 12./JG 54 foi desativado no dia 19.02. 1945 e os pilotos restantes distribuídos para o restante do III/JG 54. Alguns dias mais tarde, todo o III/JG 54 foi absorvido pelo Jagdgeschwader 26, com o 11./JG 54 tor-nando-se o 14./JG 26. Dortenmann chegaria à marca de

Nomeado Staffelkapitän do 3./JG 26 em 16.03.1945, o Oberleutnant Hans Dortenmann foi finalmente condecora-do com a Cruz de Cavaleiro da Cruz de Ferro em 20 de abril de 1945, quando já somava um total de 35 vitórias aéreas.

Além disso, nessas semanas finais, ele executou nada menos que 28 missões de ataque a alvos terrestres, des truindo um tanque de guerra, sete caminhões três veícu-los blindados de infantaria e uma bateria antiaérea. Sua última missão de combate foi efetuada em 27.04.1945, quando abateu um caça Yak-3 soviético sobre Berlin - sua 38ª vitória.