В конце лета 1939 года Томас представил на рассмотрение шефа ОКВ генерал-оберста Вильгельма Кейтеля записку с предупреждением о том, что нападение на Польшу приведет к началу мировой войны, к которой Рейх экономически совершенно не готов. Это замечание Кейтель высмеял и не предпринял никаких действий. Но одержимый Томас не сдавался. Он подготовил подробный доклад с таблицами и графиками, иллюстрировавшими экономическую подготовленность к войне Рейха и других великих держав, на фоне которых "отсталость Германии не вызывала никакого сомнения"{33}. На этот раз Кейтель с изумлением вгляделся в представленный анализ и показал его Гитлеру. Фюрер отреагировал беспечно. Он сказал Кейтелю, что Советский Союз (указанный Томасом в качестве одной из великих держав) будет союзником рейха. Для Кейтеля инцидент сразу был исчерпан. Что касается Томаса, то для него все только начиналось.
Томас по-прежнему считал, что военный конфликт, начало которому положил Гитлер, 1 сентября 1939 года напав на Польшу, приведет к гибели Германии. Поэтому он вступил в тесную связь с заговорщиками, предпринимавшими попытку разработать план, который позволил бы им лишить Гитлера и нацистскую верхушку власти. В ноябре 1939 года Томас попытался убедить генерала Франца Гальдера, начальника Генерального штаба, и генерала Вальтера фон Браухича, главнокомандующего армией, арестовать Гитлера. Но те наотрез отказались, при этом Гальдер процитировал строчку о том, что долг солдата подчиняться приказам Верховного главнокомандующего (Гитлера). Браухич пошел еще дальше: он предложил адмиралу Вильгельму Канарису, шефу абвера, арестовать Томаса. Но полный неразрешимых загадок Кана рис, сам участник антигитлеровского заговора, замял дело. Озабоченный мыслью, что гитлеровские армии могут вторгнуться на территорию нейтральных стран, Томас снова попытался убедить Гальдера предпринять хоть какие-нибудь действия, Томас показал Гальдер сообщение доктора Йозефа Мюллера, баварского адвоката, бьющего в хороших отношениях с папой Пием XI, в котором говорилось, что, если Гитлер и министр иностранных дел Иоахим фон Риббентроп будут устранены, то вмешается Ватикан и будет хлопотать о мире. Но Гальдер снова отверг мольбы Томаса.
Неудачные попытки убедить других начать действия против Гитлера заставили Томаса на некоторое время прекратить конспиративную деятельность. Обескураженный удачным вторжением в Данию и Норвегию весной 1940 года Томас решил покориться судьбе и ждать, что будет. К этому времени ему было присвоено звание генерала от инфантерии (1 августа 1940 года), и он возглавил экономический отдел и службу вооружения сухопутных войск. Хотя Томас добросовестно выполнял свои служебные обязанности, его старания по-прежнему сводились на нет соперничеством между родами войск, о котором упоминалось выше. Нападение на Советский Союз в июне 1941 года всполошило неугомонного Томаса. В конце августа - начале сентября он мотался по русскому фронту и побывал в нескольких армейских группах, пытаясь определить возможность подготовки военного переворота, хотя он и не получил прямых доказательств осуществимости этого плана, генерал Томас остался "умеренно удовлетворен", как заметил один из его товарищей по заговору Ульрих фон Хассель, бывший посол в Италии{34}.
Именно во время этой поездки по Восточному фронту Томас стал свидетелем массовых убийств евреев. Разъяренный Томас поделился своими впечатлениями с другим активным заговорщиком, бароном Фридрихом Фалькенхаузеном. Они решили нанести визит фельдмаршалу фон Браухичу. Им хотелось знать, что теперь скажет Браухич относительно режима Гитлера. Своих гостей Браухич еще раз заверил, что его долг солдата состоит в том, чтобы подчиняться фюреру. Тогда Томас взорвался и сказал ему, что в расправах над евреями есть и его, Браухича, вина. Фельдмаршал, ничего не ответив, вышел.
Получивший отпор Томас снова вернулся к выполнению своих обязанностей. 6 мая 1942 года он был назначен в совет по вооружениям. Несмотря на то, что продолжал презирать нацистский режим, Томас все же выполнял свои обязанности и принимал участие в планировании операций, например, относительно экономической эксплуатации оккупированной России. В конце того же месяца его назначили шефом нового управления вооружений при имперском Министерстве вооружений и военного снаряжения. Несмотря на впечатляющее звание, полномочия были разделены между ним и Альбертом Шпеером (который был специально приглашен Гитлером как эксперт по военному снаряжению). 20 ноября 1942 года Томас оставил свой пост в Министерстве вооружений и военного снаряжения. Но работу в ОКВ он продолжил.