עם פרוץ מבצע ברברוסה (הפלישה הנאצית לברית המועצות) ביוני 1941 בטל הסכם ריבנטרופ–מולוטוב וסטלין הורה למפלגות הקומוניסטיות לפעול בכל דרך נגד הפשיסטים. המפלגה הקומוניסטית הצרפתית הפכה לציר מרכזי של תנועת הרזיסטאנס ואנשיה ארגנו פעולות כגון התנקשויות פוליטיות מאורגנות ומתוכננות באופן שיטתי נגד בכירים במשטר וישי. בתגובה הוצאו להורג ב-22 באוקטובר 1941, 22 פעילים קומוניסטים, בהם גי מוקט (Guy Môquet) בן ה-17, שהפך לסמל המאבק בנאצים ולסמל קומוניסטי. בברכתו של סטלין קיימה המפלגה מגעים עם שארל דה גול, מנהיג צרפת החופשית שגלה בלונדון וממאי 1943 השתתפה במועצה הלאומית להתנגדות (Conseil national de la Résistance - CNR) בהנהגת ז'אן מולן, ארגון הגג של תנועות ההתנגדות לנאצים על אדמת צרפת. המפלגה הקומוניסטית הפכה לגוף המאוחד היעיל ורב ההשפעה ביותר במסגרת המועצה, באמצעות שילוב פעולה עצמאית של תאים מקומיים, בפרט חברי מאקי, עם הכוונה מרכזית. עם נסיגת הנאצים ב-1944 ניסו פלגים מהפכניים בפלגה לפעול למען חילול מהפכה קומוניסטית, אולם הפלג המרכזי החזק תמך בהמשך שיתוף פעולה עם בעלות הברית ובבלימת המהפכנות. באותה תקופה הצטרף למפלגה הצייר פבלו פיקאסו.
בתקופת ממשלת השחרור והרפובליקה הרביעית.
ממלחמת העולם השנייה יצאה המפלגה ככוח ההתנגדות הגדול והמאורגן ביותר לנאציזם. עם שחרור צרפת הצטרפה המפלגה, יחד עם כל ארגוני הרזיסטאנס, לממשלה הזמנית בראשותו של דה גול, זכתה לפופולריות חסרת תקדים והייתה אחד מהכוחות הפוליטיים המשמעותיים. בבחירות לאספה הלאומית המכוננת החד-ביתית הזמנית באוקטובר 1945 הייתה המפלגה הגדולה ביותר עם 26% מהמצביעים וזכתה ב-159 מושבים. בסוף שנת 1945 עמד מספר חבריה על כחצי מיליון. בבחירות הראשונות ברפובליקה הרביעית, שנערכו בנובמבר 1946 זכתה המפלגה לתוצאה הטובה ביותר שלה בהיסטוריה, 28.3% מהמצביעים ו-182 מושבים. המפלגה הייתה חברה בברית משולשת עם המפלגה הסוציאליסטית ועם התנועה הרפובליקנית העממית ועד מאי 1947 הייתה חברה בממשלה, כאשר מוריס תורז כיהן כסגן ראש ממשלת צרפת וחבריה החזיקו בתיקי הבריאות, העבודה, השיכון, השיקום והתעשייה. המפלגה הייתה שותפה להתוויית מדיניות שכללה ייסוד מערכת של מדינת רווחה יחד עם הלאמה של מוסדות פיננסיים (בהם בנק קרדי ליונה, בנק סוסייטה ז'נרל וחברות ביטוח), תשתיות ותעשייה (בהם חברת החשמל ומפעל רנו). בשנת 1947 חוקק חוק שכר מינימום והובטחה עוצמתם ועצמאותם של האיגודים המקצועיים. כוחה של המפלגה ומרכזיותה בשיח הפוליטי והחברתי באותה עת היו כה גדולים עד שתת-מזכיר המדינה של ארצות הברית, דין אצ'יסון, סבר שקיימת סכנה מיידית להשתלטות קומוניסטית על צרפת. אולם, המפלגה סירבה להצביע בעד מימון המעורבות הצרפתית במלחמת הודו-סין הראשונה, התקוממה נגד הפעלת האלימות בדיכוי התקוממות עממית נגד השלטון הצרפתי במדגסקר ותמכה בשביתות בקנה מידה גדול במפעלי רנו. בנוסף, ממשל ארצות הברית התנה את מימוש תוכנית מרשל לסיוע לשיקום המדינה בהדחת המפלגה מהממשלה (בצרפת ובאיטליה). לפיכך, פיטר ראש הממשלה פול רמדיה את שרי המפלגה ממשלתו במאי 1947. תגובת המפלגה לגירוש הייתה סדרת שביתות שכללו גם שיבושים וחבלות מכוונות בתעשייה ובתחבורה.
עם הגירוש מהממשלה בטלה מחויבות המפלגה לאחריות ציבורית והיא החלה לפעות באופן רדיקלי בקרב מעמד הפועלים. גם ההוראות מוסקבה הובילו לאימוץ קו תוקפני ורדיקלי יותר. בוועידת הקומינפורם הראשונה גינה אנדריי ז'דאנוב בשם סטלין את ניסיונה של המפלגה להגיע לברית עם הבורגנות והצביע על כישלונה כלקח. לבחירות 1951 רצה המפלגה, עקב מחלתו של תורז, תחת הנהגתו של ז'אק דוקלוז (Jacques Duclos) וזכתה ב-26.3% מקולות המצביעים ול-103 מושבים. שנה לאחר מכן נערכו במפלגה "טיהורים" שנועדו לסלק בכירים שסטו מהקו הסטאליניסטי הנוקשה, בהם אחד מבכיריה, אנדרה מארטי. המפלגה המשיכה לדבוק בקו סטליניסטי גם לאחר מותו של מנהיג ברית המועצות והצליחה לשמור על כוחה באופן יחסי. בבחירות שנערכו בינואר 1956 זכתה ב-25.4% מהקולות וב-150 מושבים ובנובמבר אותה שנה תמכה בדיכוי המרד ההונגרי. נושא התמיכה הפומבית בחזית הלאומית לשחרור אלג'יריה היה שנוי במחלוקת במפלגה כאשר מנושאי הדגל בעניין זה היה אחד מהמכובדים בחבריה, הפילוסוף והסופר ז'אן-פול סארטר.
מייסוד הרפובלקה החמישית ועד התמוטטות ברית המועצות.
המפלגה הקומוניסטית, שהתנגדה לגוליזם, הייתה האופוזיציה העיקרית לחזרתו של דה גול לשטון ולכינון הרפובליקה הצרפתית החמישית ב-1958. בבחירות הראשונות שנערכו ברפובליקה החמישית, בנובמבר 1958, חוותה המפלגה מפלה כאשר זכתה רק ב-18.9% מקולות המצביעים וב-10 מושבים בלבד, עקב שינוי שיטת הבחירות שהקשתה במיוחד על מפלגות מבודדות. בראשית שנות ה-60 סחף את חברי המפלגה גל מאואיסטי, החברים שהושעו מהמפלגה עקב כך הקימו ב-1963 מפלגה מאואיסטית קטנה. בבחירות 1962, עקב נסיגה מהסטליניזם לאחר חשיפת פשעיו ועקב שינוי סדר היום לסדר יום כלכלי-חברתי, התאוששה המפלגה וזכתה ב-21.8% מהקולות וב-41 מושבים. כמה חודשים לפני מותו ביולי 1964 העברי תורז את שרביט הנהגת המפלגה לולדק רושה (Waldeck Rochet). רושה ביקש לערוך רפורמה במפלגה ולקדם בריתות עם מפלגות שמאל אחרות. בבחירות לנשיאות של 1965 לא הריצה המפלגה מועמד מטעמה ותמכה במועמד השמאל פרנסואה מיטראן. בבחירות 1967 זכתה המפלגה ב-22.5% מהקולות ו-73 מושבים. המפלגה התרחקה בזהירות ממוסקבה. בעת האביב של פראג, למשל, הצהירה שרק הידברות ופשרה יובילו לפתרון הסכסוך והביעה השתאות ואכזבה מהפלישה הסובייטית - אך סירבה לגנותה בפומבי.
במאי 1968 פרצה שורת הפגנות סטודנטים ברחבי צרפת. למרות תמיכה ראשונית בשביתה הכללית, הפנתה המפלגה הקומוניסטית עורף להתארגנות הסטודנטים שאורגנה על ידי טרוצקיסטים, מאואיסטים ואנרכיסטים כמו גם תנועות חברתיות בלתי-מפלגתיות כתומכי איכות הסביבה, תומכי זכויות הומואים, פמיניסטיות וכדומה וכינו אותה "מהפכת דמה". לחוסר תמיכת המפלגה בהתקוממות העממית השמאלית היה מחיר כבד בבחירות שנערכו מיד לאחר שוך המהומות. המפלגה איבדה מחצית ממושביה עם 20% מקולות הבוחרים ושוב מבודדת ללא ברית פוליטית, ירדה ל-43 מושבים. בבחירות לנשיאות ב-1969 הריצה המפלגה את דוקלוז כמועמד, שהגיע למקום השלישי עם 21.3% מקולות הבוחרים וגבר על מועמדי השמאל האחרים.
משנת 1970 לערך שלט במפלגה ז'ורז' מרשה (Georges Marchais), שקיבל לידיו רשמית את ההנהגה שנתיים מאוחר יותר. מרשה כרת ברית עם המפלגה הסוציאליסטית החדשה של מיטראן וחתם על הסכם תקדימי ("Common Programme"), במסגרתו התחייבה המפלגה לאמץ עקרונות חירויות הפרט ולפעול בצוותא עם הסוציאליסטים לקידום רפורמות חברתיות וכלכליות. בניגוד לציפיות לא חיזקה הברית את כוחה של המפלגה (בבחירות 1973 היא זכתה ל-21.4% מהקולות ול-73 מושבים), אך חיזקה את מיטראן שהפך לאלטרנטיבה שמאלית עם 19.2% מקולות הבוחרים. פרסום ספרו של אלכסנדר סולז'ניצין, "ארכיפלג גולאג" ב-1973 עורר שנאה לקומוניזם והאיץ את תהליכי הנסיגה של המפלגה מן הרטוריקה הקומוניסטית של "הדיקטטורה של הפרולטריון" בפרסומיה הרשמיים, בהצהרות בעל פה ובמאמרי המערכת של ל'הומניטה. זאת בניגוד להנחיות מברית המועצות ותוך חבירה למגמת האירו-קומוניזם. בבחירות לנשיאות 1974 תמכה המפלגה במועמדותו של מיטראן, על אף שנחשב על ידי ברית המועצות כאנטי-קומוניסט וכמי שמחבל בסיכויי המפלגה בקרב קהל הבוחרים הטבעי שלה. ב-1976, לראשונה מאז 1936 זכו הסוציאליסטים (26.6%) ביותר קולות מהקומוניסטים (22.8%) בבחירות מוניציפליות. התחזקות המפלגה הסוציאליסטית תחת מיטראן על חשבון הקומוניסטים, הובילה לביטול הברית בין שתי המפלגות, שמיטראן סבר שאיננה נחוצה לו עוד. בבחירות 1978, לראשונה מאז 1936, גברה המפלגה הסוציאליסטית עם 22.6% מהקולות על המפלגה הקומוניסטית (עם 20.6%) והייתה למפלגה הגדולה ביותר בגוש השמאל. על אף המגמה להתרחק מברית המועצות ולגבש סדר יום דמוקרטי יותר, תמכה המפלגה ב-1979 בפלישה הסובייטית לאפגניסטן. בבחירות לנשיאות של 1981 רץ מרשה כמועמד הקומוניסטי ותקף את מיטראן בקולניות על היותו אופורטוניסט ושמאל מזויף. מרשה הגיע רביעי בסיבוב הראשון עם 15.4% בלבד מהקולות ונאלץ לתמוך במיטראן בסיבוב השני בו זכה מיטראן ברוב דחוק (51.8%) על מועמד הימין ואלרי ז'יסקר ד'אסטן. בבחירות לבית הנבחרים שנערכו מיד לאחר מכן, ביוני 1981, התרסקה המפלגה הקומוניסטית עם 16.2% מהקולות ו-44 מושבים, הרחק מ-285 המושבים של הסוציאליסטים. הקומוניסטים נכנסו לממשלה החדשה, לראשונה מאז 1947, וקיבלו את תיקי התחבורה, הבריאות, הפיתוח המקצועי והמגזר הציבורי.
בשנות ה-80 התדרדרה המפלגה בכל החזיתות, הן בבחירות המוניציפליות והן בבחירות לפרלמנט האירופי בהן זכתה ב-1984 ב-11.2% מהקולות, כמעט אותו מספר לו זכתה המפלגה הלאומנית הקיצונית החזית הלאומית. ביולי 1984 נכנס לורן פביוס לתפקיד ראש הממשלה והמפלגה הקומוניסטית פרשה ממנה. בבחירות 1986 זכתה המפלגה רק ל-9.8% מהקולות והגיעה לשפל של 35 מושבים, אך מרשה סירב לפנות את מקומו או לשנות את הקו המפלגתי הנאמן למוסקבה. בבחירות עד סוף שנות השמונים נאבקה המפלגה בחוסר הצלחה מול תנועות שמאל חדש שכירסמו בבסיס התמיכה שלה עד המשבר הבלתי-נמנע שחל עם נפילת ברית המועצות ב-1991. ב-1994 התפטר מרשה מתפקידו כיו"ר המפלגה.
מהתמוטטות ברית המועצות ועד ימינו.