Germania Nazistă a invadat apoi Uniunea Sovietică în 1941. Fortăreața Brest, anexată în 1939, a fost supusă unuia dintre cele mai distructive asalturi și apărarea ei în 1941 a rămas în memorie ca act de eroism împotriva agresiunii germane. Statistic, RSS Bielorusă a fost cea mai afectată republică sovietică în timpul războiului și a rămas în mâinile naziștilor până în 1944. În acea perioadă, Germania a distrus 209 din cele 290 de orașe ale republicii, 85 % din industrie, și peste un milion de clădiri. Numărul morților a fost estimat între două și trei milioane (aproape un sfert, până la o treime din populația totală), în vreme ce populația evreiască a fost devastată de Holocaust și nu a mai revenit. Populația Belarusului a revenit la nivelul dinainte de război abia în 1971.