Патрули «Странной войны» продолжались всю зиму и весну 1940 года. В мае Колин получил трагическое известие о гибели брата — тот потерпел крушение в небе над Шотландией, и это событие оставило глубочайший след в душе пилота. Теперь Колин оставался воевать в RAF один. 25 мая Колин Грей одержал свою первую воздушную победу, сбив Bf.109 в районе Гравлина, прикрывая крыло Swordfish, но с большим трудом вернул свой самолет на аэродром — заглядевшись на падающий в океан вражеский истребитель, он подпустил к себе еще один «Мессершмитт» и получил тяжелые повреждения. Один из элеронов его «Спитфайра» был почти оторван, индикатор скорости вышел из строя, пропало давление в гидравлике и пневматике. Приземление было совершено на слишком большой скорости, и этот факт не остался без внимания командира, который наблюдал заход на посадку и сухо отметил ошибку, списав ее на недостаточную подготовку пилота. 13 июля Колин сбил своего второго Bf.109 близ Кале. В ходе Битвы за Британию, совершая вылеты в составе 54-й эскадрильи с аэродромов Хорнчерч и Манстон, Грэй сражался крылом к крылу со своим товарищем-новозеландцем Элом Диром.

За успехи во время Битвы за Британию он получил крест «За выдающиеся лётные заслуги». К её концу, когда осенью 1940 года эскадрилья лётчика перебрасывалась на север для переформирования и отдыха, на счету Колина были 14 личных побед и одна групповая. Чуть позже, уже за 17 воздушных побед, Грей получил планку к лётному кресту.

В 1940 году Колину Грэю было присвоено звание старшего лейтенанта авиации. В том же году ему довелось немного полетать на Хоукере «Харрикейн» в 43-й эскадрилье, а затем, после короткого возвращения в родную 54-ю эскадрилью, он снова сменил место службы, на этот раз попав в 1-ю эскадрилью Королевских ВВС Великобритании. Стратегия воздушной борьбы на северо-западе Европы сменилась и Грэю теперь приходилось выполнять задачи по уничтожению наземных целей, совершая вылеты вглубь территории Северной Франции. В августе 1941 года он был повышен в звании до капитана авиации, а месяц спустя получил планку к кресту «За выдающиеся летные заслуги» и стал командиром 616-й эскадрильи, оснащенной «Спитфайрами». В феврале 1942 года Грэй был переведен в штаб 9-й группы и семь месяцев провел на земле в качестве увольнительной с фронтовой службы.

Однако возвращение на фронтовую службу не заставило себя долго ждать, потому уже скоро он вернулся в строй, оказавшись в 64-й эскадрильи RAF и получив новый Spitfire Mk.V.

Мастерство лётчика высоко оценивалось командованием. В начале 1943 года Колин был назначен командиром 81-й эскадрильи Королевских ВВС Великобритании, а уже через несколько месяцев получил орден «За выдающиеся заслуги». После Сицилийской операции на счету аса было уже 27 лично сбитых противников, один – в группе, а также более 20 повреждённых вражеских самолётов. По возвращении в Великобританию Грей был награждён второй планкой к лётному кресту.

В дальнейшем Колин Грей участвовал в операциях Союзников на континенте и благополучно дожил до конца войны. После её завершения Колин решил продолжить службу в ВВС и был переведён в состав ВВС Новой Зеландии, однако уже через год вернулся в RAF. Окончательно он расстался с военной карьерой только в 1961 году, будучи командиром авиакрыла и пилотируя реактивные самолёты Gloster Meteor.

С семьей он вернулся в Новую Зеландию. Позже он издал свои мемуары под названием «Патруль «Спитфайра» (“Spitfire Patrol”). Колин Грэй ушел из жизни в 1995 году в возрасте 80 лет, а месяцем ранее умер его боевой товарищ и близкий друг, новозеландский ас Эл Дир. В памяти сослуживцев и близких он остался энергичным и целеустремленным человеком, никогда не боявшимся высказывать свое мнение даже перед самым высоким командованием.