26 maja 1926 r. zwolennicy Józefa Piłsudskiego dokonali zbrojnego przewrotu.
Po 1930 r. zmodernizowano układ ulic (poszerzono arterie wylotowe, wytyczono aleję Niepodległości oraz Żwirki i Wigury, zbudowano nowe wiadukty drogowe, powstały nowe place, zbudowano lotnisko na Okęciu). Wzniesiono liczne gmachy rządowe i budynki publiczne. Wystawiono szereg pomników. Założono też kilka parków. W 1938 r. dokonano pierwszych próbnych emisji programu telewizyjnego. W 1939 r. liczba mieszkańców wyniosła 1 357 000.
W czasie wojny obronnej we wrześniu 1939 r. Warszawa była miejscem zaciętych walk. Pierwsze bombardowania nastąpiły już 1 września 1939 r. Oblężona Warszawa stawiała przez 3 tygodnie opór Niemcom. Dowódcą obrony miasta był gen. Walerian Czu-ma, a komisarzem cywilnym prezydent miasta Stefan Starzyński. Bohaterska obrona miasta skupiła się na jego obrzeżach: m.in. na Rakowcu, Bielanach, Woli, Sadybie i w Marysinie Wawerskim. W październiku 1939 r. nastąpiły pierwsze planowe aresztowania mieszkańców, zwłaszcza przedstawicieli inteligencji, naukowców, działaczy społecznych i politycznych. 26 października 1939 r. hitlerowcy aresztowali prezydenta miasta Stefana Starzyńskiego. W listopadzie 1939 r. nastąpiło zamknięcie szkół wyższych i średnich, wielu instytucji i stowarzyszeń, redakcji gazet. Do zaopatrzenia ludności w niezbędne artykuły wprowadzone zostały kartki. Pierwszych masowych egzekucji ludności cywilnej hitlerowcy dokonali w grudniu 1939 r. (Palmiry i Wawer). W listopadzie 1940 r. w Warszawie utworzone zostało na powierzchni ponad 300 ha getto dla Żydów, skąd systematycznie wywożono ich do obozów zagłady (głównie Treblinki). W czasie okupacji hitlerowskiej nastąpiły liczne aresztowania, łapanki, egzekucje uliczne i deportacje do obozów pracy przymusowej i obozów zagłady. Zniszczeniu bądź zagrabieniu uległo wiele dzieł sztuki, zabytków kultury, pomników i bibliotek. W końcu 1939 r. utworzyły się pierwsze struktury państwa podziemnego oraz oddziały zbrojne. Najpierw powstała Służba Zwycięstwu Polski, w 1940 r. przekształcona została w Związek Walki Zbrojnej, a w 1942 r. w Armię Krajową. 5 stycznia 1942 r. w Warszawie utworzona została Polska Partia Robotnicza (PPR). Od 19 kwietnia do 16 maja 1943 r. trwało powstanie w getcie, zorganizowane przez Żydowską Organizację Bojową. W lipcu 1944 r. do Warszawy zbliżyła się od wsch. Armia Czerwona i współpracujące z nią jednostki polskiej I armii Wojska Polskiego. Wkrótce, we wrześniu 1944 r., z terenu Pragi wyparte zostały wojska niemieckie. 1 sierpnia 1944 r. z rozkazu dowództwa AK wybuchło powstanie warszawskie.