太平洋戦争開戦後は、師団は第3軍の指揮下衛戍地である満州に在り、治安維持活動を主務としていた。1944年（昭和19年）7月に絶対国防圏の要石とされたサイパンが玉砕するなど戦局が緊迫化したことを受け、長勇参謀長の要望により、沖縄担当の第32軍戦闘序列に編入され、精鋭師団として防衛の中核を期待されていた。実際、第32軍は八原博通大佐（高級参謀）立案の元、第9師団を中心に沖縄防衛計画を固め、米軍撃滅の自信を深めていた。当初司令部は首里の官立沖縄師範学校に置かれたが、後に南部の大里村へ移された。これは当師団を軍の総予備として位置付けるものとしての措置でもあった。同年11月4日、第32軍の一兵団を比島へ転用のため、大本営・第10方面軍・第32軍が台北で会議を開いたが、台北会議は要領の得ないまま散会となった。しかし、同年11月17日、台湾へ転出命令が下され、12月末に台湾に移転したものの、連合国軍は台湾を通り越して直接沖縄本島に上陸したため、戦うことなく同地で終戦を迎えた。後に当時大本営作戦課長であった服部卓四郎元大佐が第9師団抽出を「魔がさしたとしか思えない。一世一代の不覚であった。」と述懐している。