Nel 1937, Armstrong sostituì Rudy Vallee in un programma radio della CBS, diventando la prima persona di colore ad avere una parte in radio.
Divorziò da Lil nel 1938 e sposò la fidanzata Alpha, con la quale avrebbe divorziato in seguito.
Nel 1943, dopo molti anni in tour, si stabilì definitivamente a New York, al numero 3456 della 107sima strada nel nord del quartiere "Corona", nel Queens, dove oggi c'è un museo in suo onore.
Qui sposò la sua quarta moglie, Lucille e continuò a sviluppare il suo stile musicale.