1939年，1931年威斯敏斯特法令在澳大利亚生效，加上第二次世界大战爆发，令加拿大和澳大利亚的关系改善。1939年，加澳两国将其外交关系提升为高级专员级，并开始互派高级专员。加拿大首任驻澳大利亚高级专员是查尔斯·约斯特·伯切尔（英语：Charles Jost Burchell），而澳大利亚首任驻加拿大高级专员则是威廉·格拉斯哥（英语：William Glasgow (general)）。同年，两国在伦敦组织对英联邦航空训练计划筹备支援。在此计划下，有9400名澳大利亚空军士兵在加拿大受训。在战时，加澳两国官员共同参与战后国际秩序的设立，因此两国的关系更见紧密。

1950年代，时任加拿大对外事务国务部长（英语：Minister of Foreign Affairs (Canada)）莱斯特·皮尔逊和澳大利亚外交部长（英语：Minister for Foreign Affairs (Australia)）理查德·凯西（英语：Richard Casey, Baron Casey）确保两国关系保持稳定基础，令两国关系在政治、商业及文化方面有显著增长。1958年，时任加拿大总理约翰·迪芬贝克成为首位访问澳大利亚的加拿大政府首脑。

1960年代，两国关系因为在南非的种族隔离政策及越战的分歧而开始疏远。加拿大打算使用英联邦作为制裁南非的途径，但为当时仍然实施白澳政策的澳大利亚所反对。加拿大亦反对澳大利亚派兵参与越战。直至1970年时任加拿大总理皮埃尔·特鲁多访问澳大利亚，两国关系才回复正常。

1974年，时任澳大利亚总理爱德华·高夫·惠特兰成为首位访问加拿大的澳大利亚政府首脑。他在访问中鼓励澳大利亚官员学习加拿大的内部政策，他亦赞赏特鲁多与美国相离的外交政策。1975年当选澳大利亚总理的马尔科姆·弗雷泽则延续惠特兰的外交政策，并视加拿大为主动、志同道合的中间势力并欢迎与加拿大有更多合作。1970年代末至1980年代初，加拿大和澳大利亚在柬埔寨、阿富汗、南部非洲和波兰等的问题上的立场亦保持一致。

1980年代，加澳两国就原住民、法律、能源研究和灭罪等达成协议，这些协议构成加澳两国政府一系列的官方交流计划，并维持至今。1981年，澳大利亚加拿大研究学会亦宣布成立。1995年，加澳两国庆祝两地交往100周年。

2007年，时任澳大利亚总理约翰·霍华德和加拿大总理斯蒂芬·哈珀设立隔年举行，供加拿大和澳大利亚官员讨论公共政策的“加澳公共政策倡议”。2014年12月，时任澳大利亚总理托尼·阿博特宣布在乌克兰设立大使馆（乌克兰语：Посольство Австралії в Україні）时，选择与加拿大驻乌克兰大使馆（英语：Embassy of Canada in Kiev）合署办公。2015年4月，加澳两国签订《国际发展伙伴协议》。