西南重镇柳州成为抗日的大后方，柳州曾为韩国临时政府驻地（1938年11月～1939年5月）。武汉，广州失守后，柳州不断遭到日机的空袭。1939年柳江铁桥开始建设，次年完成，和黔桂铁路一道奠定了柳州西南地区交通中心的地位。1942年12月9日起，原越南共产党主席胡志明曾被国民党当局关押在柳州蟠龙山扣留所旧址，不久被押往桂林，1943年1月又被押回柳州关押在此，直到1943年9月被释放。
1944年春，为打通从东北到越南的大陆交通线，日军发动了豫湘桂战役。桂柳会战之后，桂林、柳州相继被日军占据。1944年11月～1945年6月，柳州曾被日军占领。抗战时期柳州城区遭受了大规模的破坏和焚烧。（中华人民共和国政府与日本政府建交时放弃了对日赔款，不反对个人对日索赔。相应的从1979年～2004年，整个广西壮族自治区共接受了日元无偿援助：42.03亿日元，以当时人口计算人均约280日元，日元协议贷款额：2177.92亿日元，人均约14500日元，及部分技术交流。注意，因为各个时期日元实际价值不一致，真实值需要另外统计，这里为各时期的直接加和，而且日本政府也声明并非战争赔款。）
1949年4月，中国人民解放军发动渡江战役，衡宝战役之后，桂系和国民党政府控制的军队18万余人收缩广西，11月25日，第四野战军三十九军三四三团从沙塘方面进入并占领柳州。12月19日，柳州市人民政府成立，魏伯任首任柳州市市长。