На пороге нового десятилетия интересы Стейнбека сдвинулись в сторону естественных наук и экологии и, как отмечает он в письме к Шеффилду, «это будет длиться долго». Джон Стейнбек – прозаик превратился в Джона Стейнбека – морского биолога. В марте 1940 года вместе со своим другом морским биологом Эдом Риккертсом, человеком, близким ему по духу и интеллекту, Стейнбек отправляется исследовать литораль (приливно-отливную зону) моря Кортеса. Книга «Море Кортеса», вышедшая в 1941 году, представляет собой отчет об этой поездке и является одним из непризнанных шедевров Стейнбека. Это густая смесь из научных наблюдений, философских размышлений и юмористических скетчей, увенчанная каталогом образцов, обнаруженных во время этой поездки (его составил Риккертс).

Книга «Море Кортеса» как повествование о путешествии, как совместный проект и как эксперимент со структурой определила методы работы Стейнбека на все 1940-е годы. Апогея эта тенденция достигла в конце десятилетия, когда вышел «Русский дневник». «Он, если можно так сказать, попытался выйти в большой мир», – заметил на этот счет Артур Миллер. Поиски источников вдохновения вылились для Стейнбека в десятилетие бурных экспериментов; он писал киносценарии, журналистские заметки, путевые дневники, пьесы и новеллы. На самом деле путешествия в 1940-е годы стали для Стейнбека своего рода панацеей. За эти десять лет он несколько раз съездил в Мексику, утверждая, что «там есть нелогичность, которая мне так нужна». В 1941 году по настоянию документалиста Герберта Клайна он написал сценарий о проблемах со здоровьем у жителей далекой мексиканской деревни – «Забытая деревня». После войны Стейнбек неоднократно возвращался туда, чтобы написать, а затем экранизировать рассказ «Жемчужина», а в 1948 году снова отправился в Мексику, чтобы поработать над сценарием масштабного фильма Элиа Казана «Вива Сапата!», повествующего о жизни мексиканского революционера Эмилиано Сапаты.

Вступление Соединенных Штатов во Вторую мировую войну нарушило самоизоляцию Стейнбека, характерную для 1930-х годов, и унесло его далеко от родной Калифорнии. Сначала он оказался в Вашингтоне, округ Колумбия, где в 1941 году дал интервью недавно сформированному агентству по информации и пропаганде, которое называлось Служба зарубежной информации. Затем он перебрался в Нью-Йорк, где остановился у Гвин Конгер, женщины, которая стала его второй женой. Там он сделал свой первый вклад в борьбу с фашизмом, написав «Луна зашла» (1942), пьесу-новеллу об оккупированной скандинавской стране, которая получила одобрение участников европейских подпольных групп, сопротивлявшихся нацистскому нашествию. В Америке этот роман Стейнбека, а также пьеса и фильм по этой работе, которые быстро вышли друг за другом, получили менее восторженные отклики, потому что страна оказалась не готова считать людьми изображенных в пьесе захватчиков – явно немцев. Разочаровавшись, Стейнбек перешел к другим проектам, связанным с войной: так, в начале 1942 года он писал сценарии для радиопередач Института зарубежной службы. Позже ему было предложено написать текст о подготовке экипажей бомбардировщиков в американских ВВС – выполняя это задание, Стейнбек и фотограф Джон Своуп объездили тренировочные центры, разбросанные по всей территории США.