Op 10 mei 1940 vielen de Duitsers ons land binnen. Het Nederlandse 4e legerkorps, dat het noordelijke deel van de Grebbelinie moest verdedigen, werd gecommandeerd vanuit Bilthoven. De Duitse troepen braken in de avond van de 13e mei door de linie en rukten op. De Bilt lag aan de marsroute. De commandant van Utrecht, kolonel Van Voorst tot Voorst, besloot om oostelijk van Griftenstein een aantal huizen ter weerszijden van de Utrechtseweg te vernietigen om zodoende een beter schootsveld te krijgen. Het Nederlandse 2e legerkorps had stelling genomen in Fort De Bilt en bij Griftenstein. Op de 14e mei stopten de Duitse troepen ter hoogte van de Kerklaan. Volgens ooggetuigen stond de Utrechtseweg van De Bilt tot Zeist vol met legervoertuigen. Von Zitsewitz gaf bij Griftenstein een ultimatum af waarna de wapens werden neergelegd. Diverse vliegtuigen zijn boven Bilts grondgebied gecrasht. Op 14 november 1940 stortte een bommenwerper neer tegenover de Varenkamp. De vierkoppige bemanning kwam om en drie burgers werden gewond, waaronder de zoon van burgemeester Van den Borch. Tijdens de oorlogsjaren hebben er diverse luchtaanvallen van de geallieerden boven het station en de spoorlijn plaatsgevonden.
In 1943 besloot de Duitse generaal Reinhard zijn hoofdkwartier naar Bilthoven te verplaatsen. Er werd een bunkercomplex gebouwd in de driehoek gelegen tussen de Bilderdijklaan, Tollenslaan en Hasebroeklaan. Rondom het bunkercomplex werden bijna alle woningen gevorderd. De administratieve staf van het Duitse hoofdkwartier betrok het gemeentehuis Jagtlust waar drie bunkers werden aangelegd. Het gebied rondom het gemeentehuis werd met prikkeldraad versperd. In maart 1945 trokken de SS-troepen uit Bilthoven weg. Het gemeentehuis Jagtlust werd tot noodhospitaal ingericht. De officiële bevrijdingsdatum is 5 mei 1945. Op 7 mei trokken de eerste eenheden van de Canadese Polar Bears De Bilt binnen.