Münchenöverenskommelsen 1938, som Daladier skrev på, kritiserades av PCF som ett sätt att låta Hitler få fria tyglar österut och kunna avancera mot Sovjetunionen. När så Tyskland och Sovjetunionen i augusti 1939 skrev under Molotov-Ribbentroppakten lämnade en femtedel av PCF:s parlamentsledamöter partiet i protest. När Frankrike trädde in i andra världskriget i september samma år förbjöds PCF av Daladier. Inledningsvis bedyrade partiet sin hängivelse till Frankrikes deltagande i kriget, men i enighet med Kominterns linje ändrades inställning och man hävdade istället att kriget var mellan imperialistiska makter, och förespråkade att hålla sig utanför. Thorez flydde till Moskva för att undvika fängelse och partiets rester i Frankrike gick under jorden. Alla kommunistledda borgmästarskap upplöstes och kommunistiska tidningar och fackföreningar stängdes ned. Efter den tyska ockupationen 1940 försökte partiet begränsa sin kritik mot nazisterna i hopp om att tillfångatagna partimedlemmar skulle släppas, men detta misslyckades totalt och fördömdes senare även av Komintern. Snart började kommunisterna bli en av de drivande parterna i det civila motståndet mot Vichyregimen och den tyska ockupationsmakten, först genom att anordna massdemonstrationer men efter invasionen av Sovjetunionen 1941 också genom väpnade aktioner. När Frankrike föll till de allierade 1944 kunde PCF, stärkta av prestige och folkligt stöd på grund av motståndsverksamheten, inträda i Frankrikes provisoriska regering under general Charles de Gaulle. År 1945 hade partiets medlemskap ökat till runt en halv miljon.