1937年，抗日戰爭期間，廣九鐵路華段經常受到日軍空襲，只能維持有限度服務。1938年10月，日军進攻廣州，同月華段在香港以北15英里處被日軍截斷，廣九兩地間的列車服務即告中斷。1941年12月日本發動太平洋戰爭揮軍入侵香港，為拖慢日軍入侵的速度，英軍在鐵路沿線進行破壞及爆破，广九铁路於香港淪陷後被日军完全佔領，日軍隨即對英段進行必要的維修，以便转为军用鐵路，但因為畢架山隧道等設施受損嚴重，要到1942年4月才恢復通車。戰後，廣九鐵路於1946年遂步恢復運作。