Na počátku druhé světové války v roce 1939 bylo Polsko okupováno Německem a Sovětským svazem. Během války bylo zničeno mnoho polských měst a polské území se stalo hlavním dějištěm holocaustu. Odhaduje se, že během německé okupace Polska zahynulo přes 2,8 milionu etnických Poláků a 3 miliony polských Židů (asi 90 procent polského židovstva). Polsko tak za války ztratilo největší podíl obyvatelstva mezi všemi národy. Přibližně 22 tisíc důstojníků a příslušníků polské inteligence bylo na Stalinův příkaz povražděno v roce 1939 při tzv. Katyňském masakru. Několik desítek tisíc předních Poláků bylo zavražděno ve stejný rok Němci během tzv. operace Tannenberg v rámci nacistického plánu genocidy Generalplan Ost. Ve východních oblastech bylo povražděno ukrajinskými nacionalisty z UPA (tzv. banderovci) až 100 000 polských civilistů (viz též Volyňský masakr). Poláci ale též tvrdě bojovali, jejich exilové vojsko se proslavilo zejména v bitvě u Monte Casina, pod sovětským velením fungovala 1. polská armáda podílející se na dobytí Berlína, polští piloti se vyznamenali v 303. stíhací peruti během Bitvy o Británii. Na polském území se rovněž rozvinulo mohutné odbojové hnutí, největší jeho organizací byly Polský podzemní stát a Zemská armáda ("Armia Krajowa"). Proslulou odbojovou akcí se stalo neúspěšné Varšavské povstání v roce 1944, v němž zahynulo přes 200 000 lidí a Varšava byla po něm Němci srovnána se zemí. Jedním ze záměrů povstání bylo osvobodit Polsko ještě před příchodem Rudé armády a zabránit tak poválečnému nástupu komunistů. Přesně to se ale nepodařilo a sovětský vůdce Stalin také přesně kvůli tomu nechal povstání vykrvácet.