Under andre verdenskrig ble byen okkupert av tyske styrker og ble en del av marionettstaten med navnet Den uavhengige staten Kroatia. Diktatoren Ante Pavelić hadde planer om å gjøre Banja Luka til hovedstad i Den uavhengige staten Kroatia. Kort tid etter at de okkuperte byen, begynte tyske okkupasjonsstyrker sammen med kroatiske Ustasja å deportere jøder, serbere, romfolk og kommunister primært til Jasenovac konsentrasjonsleir, men også til andre konsentrasjonsleirer etablert av nazistene i Europa. Den jødiske befolkningen ble nesten totalt utryddet. Den 7. februar 1942 ble 2 500 serbere, deriblant 500 barn, massakrert av Ustasja i landsbyene Drakulić, Šargovac og Motike utenfor Banja Luka. Også den ortodokse kirken i byen ble ødelagt av Ustasja og tyske soldater. På den andre siden ble byen og omegn et viktig rekrutteringssenter for partisaner og Antifascistisk råd for nasjonal frigjøring av Jugoslavia. Brutaliteten til tyske styrker og Ustasja gjorde at både serbere, bosnjaker og kroater fra Banja Luka sluttet seg til partisanene. Hele 18 av totalt 1 322 nasjonalhelter i den jugoslaviske frigjøringskampen kom fra Banja Luka. Etter harde kamper mellom tyske styrker og Ustasja på den ene siden og partisaner på den andre siden, ble byen befridd den 22. april 1945. Denne datoen feires hvert år som «byens dag».