Lieutenant de réserve en 1939, Bourgoin rejoint dès juin 1940 les Forces Françaises libres et prend part au ralliement de l’Oubangui-Chari à la France Libre en août de la même année.
Après avoir participé à la campagne de Lybie, il est affecté en 1942 à l’Intelligence Service britannique dans la section parachutiste. Il y est chargé du renseignement lors de missions spéciales et de désorganiser les arrières lointains de l'ennemi en Tunisie. Mission qu’il remplit avec succès.
A la suite d’un crash aérien, il est amputé du bras droit. Celui qu’on surnomme désormais « le Manchot », est placé à la tête d’un régiment, le 4e SAS en Angleterre qu’il entraîne en vue du débarquement en Europe.
Son régiment est parachuté en juin 1944 dans le Morbihan et les Côtes-du-Nord (base Samwest à Duault) afin d'y fixer les troupes allemandes présentes : ce sont les opérations SAS en Bretagne prévue dans le cadre de la bataille de Normandie. Son parachute bleu-blanc-rouge se pose à côté de Saint-Marcel (base Dingson), dans la nuit du 10 au 11 juin 1944. Il y rejoint ses hommes qui encadrent des résistants. Le maquis de Saint-Marcel compte environ 2 400 maquisards, souvent venus y chercher des armes parachutées, dont près de 235 SAS quand il est attaqué à l’aube du 18 juin 1944. La bataille dure toute la journée avec l’intervention d’avions britanniques. SAS et maquisards parviennent à décrocher pendant la nuit mais ils sont pourchassés pendant plusieurs jours. Le commandant Bourgoin devient l'homme le plus recherché de Bretagne.
Le 11 novembre 1944, le lieutenant-colonel Bourgoin ouvre le défilé militaire en descendant les Champs-Elysées à Paris à la tête du 2ème régiment de chasseurs parachutistes.