Depois que a Grã-Bretanha declarou guerra à Alemanha em setembro de 1939, a mãe de Hepburn a transferiu para Arnhem na esperança de que, tal-qualmente acontecera na Primeira Guerra Mundial, os Países Baixos continuassem neutros e fossem poupados de um ataque alemão. Enquanto esteve lá, Hepburn frequentou o Conservatório de Arnhem de 1939 a 1945. Ela começou a ter aulas de balé durante seus últimos anos no internato, e continuou treinando em Arnhem sob a tutela de Winja Marova, tornando-se sua "aluna estrela". Depois que os alemães invadiram os Países Baixos em 1940, Hepburn adotou o nome Edda van Heemstra, porque um nome de "sonoridade inglesa" era considerado perigoso durante a ocupação alemã. Sua família foi profundamente afetada pela ocupação, e Hepburn mais tarde afirmou que "se tivéssemos sabido que seríamos ocupados por cinco anos, poderíamos ter atirado em nós mesmos. Achamos que poderia acabar na próxima semana... seis meses... no ano que vem... foi assim que passamos". Em agosto de 1942, seu tio, magistrado Otto van Limburg Stirum (casado com a irmã mais velha de Ella, Guilhermina), foi um dos cinco cidadãos proeminentes executados por um pelotão de fuzilamento em retaliação a uma explosão de um trem alemão, destruído pela Resistência. Duas semanas depois, o meio-irmão mais novo de Hepburn, Ian van Ulfford, completou dezoito anos e foi convocado pela Alemanha Nazista para trabalhar em uma fabrica em Berlim por quatorze horas por dia; seu outro meio-irmão, Alex, escondeu-se para evitar o mesmo destino, sendo este o último encontro entre Audrey, Ella e os garotos antes do final da guerra. Posteriormente, em 1945, os quatro se reuniram novamente.