Nach der Machtergreifung setzte das nationalsozialistische Regime diesen Bemühungen Boschs ein rasches Ende. Bald übernahm das Unternehmen auch Rüstungsaufträge und beschäftigte während des Krieges Zwangsarbeiter. Auf dem Gelände der Bosch-Tochtergesellschaft Dreilinden Maschinenbau GmbH befand sich das zum Konzentrationslager Sachsenhausen gehörige Außenlager Kleinmachnow. Gleichzeitig aber unterstützte Robert Bosch aktiv den Widerstand gegen den Nationalsozialismus. Er hatte Verbindungen zu Carl Goerdeler und anderen Männern des 20. Juli 1944. Er rettete mit seinen engsten Mitarbeitern Juden und andere Verfolgte des Nationalsozialismus vor der Deportation. Goerdeler reiste mit Hilfe eines Bosch-Ausweises durch die Lande, um Verbündete im Kampf gegen das Hitler-Regime zu gewinnen. Vertrauten gegenüber formulierte Bosch unumwunden, was er von Hitler hielt: „Meine Herrâ, der Kerle isch e Verbrecher.“ Der Historiker Arno Lustiger zählt Bosch exemplarisch zu den Industriellen, „die alles taten, um jüdische Angestellte und deren Familien zu retten“, wie auch Ernst Leitz oder Berthold Beitz.