Tháng 9 năm 1939, theo Hiệp ước Molotov-Ribbentrop, Liên Xô tấn công Ba Lan và tái sáp nhập những vùng đất phía đông nước này, gồm cả đa phần lãnh thổ Byelorussia do Ba Lan kiểm soát. Năm 1941, Phát xít Đức tiến hành xâm lược Liên bang Xô viết. Byelorussia bị chiếm ngay sau đó và tiếp tục nằm trong tay quân Đức cho tới năm 1944. Hơn một triệu ngôi nhà đã bị phá huỷ và hơn hai triệu người Belarusia thiệt mạng. Người Do Thái tại Byelorussia đã bị tàn sát trong Cuộc tàn sát người Do Thái. Dân số Belarus chỉ đạt mức trước chiến tranh vào năm 1971. Tuy nhiên, số lượng người Do Thái không bao giờ khôi phục lại được như cũ. Sau khi chiến tranh chấm dứt, Belorussia là một trong năm mốt nước ký kết Hiến chương Liên hiệp quốc năm 1945. Sau chiến tranh, Belarus bắt đầu một chương trình tái thiết, với sự trợ giúp của Mátxcơva. Trong thời gian này, Belarus trở thành một trung tâm sản xuất chính ở vùng phía tây Liên bang Xô viết. Sự gia tăng việc làm đã mang lại một làn sóng di cư lớn từ Nga Xô viết.