1940. június 22-én, a compiègne-i fegyverszünet után a távozó Paul Reynaud helyére Pétaint nevezte ki miniszterelnöknek. Bár nem mondott le köztársasági elnöki posztjáról, de július 10-én visszavonult Vizille-be. 1943. július 27-én a Gestapo letartóztatta és Tirolba, Itter várába vitte. Ott tartották már fogva Édouard Daladier-t, Paul Reynaud-t, Léon Jouhaux szakszervezeti aktivistát et Maurice Gamelint. Lebrun hamarosan megbetegedett. A német orvosok attól féltek, hogy meghal, ezért Hitler döntésére visszaküldték Franciaországba. Pétain perében koronatanú volt.