Townsend se unió a la Real Fuerza Aérea en 1933 y se entrenó en la RAF Cranwell. Fue comisionado oficial piloto el 27 de julio de 1935. En la graduación, se unió al Escuadrón NO. 1 de la RAF en la RAF Tangmere volando el caza biplano Hawker Fury. En 1936 fue destinado al Escuadrón No. 36 de la RAF en Singapur, volando el torpedero Vickers Vildebeest. Fue ascendido a oficial de vuelo el 27 de enero de 1937, y regresó a Tangmere ese año como miembro del Escuadrón No.43 de la RAF. Townsend fue ascendido a teniente de vuelo el 27 de enero de 1939.,
el primer avión enemigo en estrellarse en suelo inglés durante la Segunda Guerra Mundial fue víctima de cazas de la RAF Acklington en Northumberland el 3 de febrero de 1940, cuando tres huracanes del vuelo ‘B’, Escuadrón No.43, derribaron un Heinkel 111 de 4 de la Luftwaffe./ KG 26 cerca de Whitby. Los pilotos eran el teniente de vuelo Townsend, el oficial de vuelo «Tiger» Folkes y el sargento James Hallowes. Dos He 111 más fueron reclamados por Townsend, el 22 de febrero y el 8 de abril, y una sexta parte el 22 de abril., Aviones enemigos habían sido derribados en 1939 por la RAF desde la base naval Scapa Flow de Escocia durante la primera incursión de la Luftwaffe en Gran Bretaña. Townsend fue galardonado con la Cruz de Vuelo Distinguido (DFC) en abril de 1940:
Teniente de vuelo Peter Wooldridge Townsend (33178)en abril de 1940, mientras patrullaba sobre el Mar del Norte, el teniente de vuelo Townsend interceptó y atacó un avión enemigo al anochecer y después de una pelea en marcha lo derribó., Este es el tercer éxito obtenido por este piloto y en cada caso ha mostrado cualidades de liderazgo, habilidad y determinación del más alto nivel, con poca consideración por su propia seguridad.
en mayo de 1940, Townsend era uno de los líderes de escuadrón más capaces de la Batalla de Gran Bretaña, sirviendo durante toda la batalla como comandante del Escuadrón No.85 de la RAF, volando Hawker Hurricanes. El 11 de julio de 1940, el líder de escuadrón Townsend, volando el huracán VY-K (P2716) interceptó un Dornier Do 17 de KG 2 y dañó severamente al bombardero, obligándolo a estrellarse en Arras., El fuego de retorno del Dornier golpeó el sistema de refrigerante Hurricane y Townsend se vio obligado a abandonar 20 millas (32 km) de la costa inglesa, siendo rescatado por el arrastrero HM Cape Finisterre. Fue mencionado en despachos del mismo mes. El 31 de agosto, durante el combate con Messerschmitt Bf 110s sobre Tonbridge, Townsend fue derribado y herido en el pie izquierdo por un proyectil de cañón que atravesó el tanque de glicol y explotó en la cabina. Continuó liderando la unidad en tierra incluso después de que esta herida le amputara el dedo gordo del pie, y regresó al vuelo operacional el 21 de septiembre., Townsend fue ascendido al rango sustantivo de líder de escuadrón el 1 de septiembre de 1940. Una barra a su DFC fue otorgada a principios de septiembre de 1940, por liderar su escuadrón en la protección de convoyes durante julio y agosto de 1940, derribando personalmente cuatro aviones enemigos y liderando su escuadrón en la destrucción de al menos 10 aviones enemigos y dañando muchos otros. Parte de su cita dice:
…El éxito que se ha logrado se debe al fervor y liderazgo inquebrantables del líder de escuadrón Townsend.,
Townsend supervisó la conversión del Escuadrón No.85 a operaciones nocturnas en la RAF Hunsdon en Hertfordshire a principios de 1941. En mayo de 1941, siendo Comandante en funciones del ala y acreditado con el derribo de al menos 11 aviones enemigos, Townsend fue galardonado con la Orden de Servicio Distinguido (DSO). Su citación acreditó a Townsend como un oficial que tenía
…exhibió excelentes poderes de liderazgo y organización, combinados con una gran determinación y habilidad en el combate aéreo., Con sus incansables esfuerzos ha contribuido materialmente a los muchos éxitos obtenidos por su escuadrón.
Townsend fue ascendido al rango temporal de comandante de ala el 1 de diciembre de 1941. Más tarde se convirtió en comandante de la RAF Drem en Escocia en abril de 1942 y comandó el Escuadrón no.611 de la RAF, una unidad Spitfire. Más tarde fue líder del No.605 Squadron RAF, una unidad de caza nocturno, y asistió al staff college desde octubre de 1942. En enero de 1943, fue nombrado comandante de la RAF West Malling en Kent., Su récord en tiempos de guerra fue de nueve aviones destruidos, y dos compartidos, dos probables y cuatro dañados.
en 1944, Townsend fue nombrado caballerizo temporal del Rey Jorge VI. en el mismo año, el nombramiento se hizo permanente, y sirvió hasta 1953 cuando se convirtió en Caballerizo Extra, un cargo honorario que ocupó hasta su muerte. Terminó su servicio en tiempos de guerra con el rango temporal de comandante de ala y fue ascendido al rango permanente de comandante de ala el 1 de enero de 1949.,
en agosto de 1950, Townsend fue nombrado Sub-amo de la casa y fue trasladado a Contralor de la Reina Madre en 1952. Fue ascendido a capitán de grupo el 1 de enero de 1953, y se retiró de la Casa Real el mismo año.
